单细胞与空间转录组学揭示慢性肉芽肿病自然模型的发病机制及靶向干预策略

这篇研究通过建立Ncf2?/?小鼠的清洁级（CL）环境暴露模型，首次实现了慢性肉芽肿病（CGD）的自然发病模拟。研究结合单细胞转录组（scRNA-seq）和空间转录组技术，揭示了肉芽肿核心区促炎性NOS2high中性粒细胞与外围促纤维化MMP12+单核巨噬细胞（MDMs）的时空异质性，并提出靶向巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）、长链非编码RNA Morrbid或IL-1受体（IL-1R1）可有效缓解CGD相关过度炎症。

　　

研究背景

慢性肉芽肿病（CGD）是由NADPH氧化酶2（NOX2）复合体基因突变引起的原发性免疫缺陷病，以反复感染和过度炎症为特征。既往CGD模型多依赖病原体人为诱导，而本研究创新性地通过调控饲养环境（从无特定病原体SPF转为清洁级CL），使Ncf2^?/?小鼠自发形成肺部肉芽肿，更贴近人类疾病自然进程。

模型建立与表型分析

CL环境下的Ncf2^?/?小鼠肺部出现显著肉芽肿病变，伴随微生物群落改变（如克雷伯菌属Klebsiella和篮状菌属Talaromyces富集）。流式细胞术显示其外周血、脾脏和骨髓中髓系细胞（CD11b⁺Gr1⁺）比例增加而淋巴细胞减少，血清IL-1β和IFN-γ水平显著升高，提示系统性炎症状态。

单细胞转录组解析免疫图谱

通过scRNA-seq鉴定出6个中性粒细胞亚群，其中Neu6亚群（高表达Nos2、Saa3和Mif）在CL Ncf2^?/?小鼠中特异性扩增，呈现促炎特征。伪时序分析显示Neu6为终末分化状态，流式验证其NOS2^high表型。巨噬细胞中，Mac1亚群（Mmp12⁺Spp1⁺）同时表达M1（Nos2）和M2（Arg1）标志物，并高表达纤维化相关基因（Trem2、Timp1等），空间转录组定位显示其分布于肉芽肿外围，与成纤维细胞共定位形成纤维化包囊。

空间转录组揭示肉芽肿结构

双平台（SeekSpace和BMKMANU S1000）空间分析显示：肉芽肿核心区为坏死组织及NOS2^high中性粒细胞，外围Mac1巨噬细胞高表达细胞外基质（ECM）重塑基因（Fn1、Col1a1），周围富集成纤维细胞和血管内皮细胞。Masson染色证实肺组织胶原沉积增加，印证了肉芽肿的纤维化进程。

干预策略验证

1. IL-1R1缺失：Il1r1^?/?Ncf2^?/?双敲除小鼠肺部炎症浸润减少，髓系细胞比例恢复正常。
2. MIF抑制剂：4-碘-6-苯基吡啶（4IPP）处理显著降低BALF中MIF/NLRP3/IL-1β轴蛋白水平，改善肉芽肿形成。
3. Morrbid缺失：该lncRNA在CGD髓系细胞中上调，其缺失通过促进Bim介导的凋亡缓解髓系过度增殖。

机制与转化意义

研究提出三重调控网络：

• 炎症核心：中性粒细胞通过MIF激活NLRP3炎症小体，驱动IL-1β释放；
• 纤维化外围：MDMs通过MMP12介导ECM重塑；
• 造血失衡：Morrbid维持髓系祖细胞（GMP）存活，导致髓系偏斜。

该工作为CGD提供了首个自然发病模型，并揭示MIF、Morrbid和IL-1R1作为可干预靶点，为临床开发精准抗炎策略奠定基础。