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为探究糖尿病（DM）中心肌细胞（CMs）和内皮细胞（ECs）的异质性及通信特性，研究人员分析相关数据集。结果发现二者在糖尿病中显著改变，Angptl4 可能参与 ECs-CMs 通信。该研究为理解糖尿病心肌病机制提供依据。
在现代社会，糖尿病就像一个隐匿的 “健康杀手”，悄无声息地威胁着人们的健康。据统计，2021 年全球糖尿病患病率高达 10.5%，而且这个数字还在持续攀升。更糟糕的是，糖尿病常常伴随着各种心血管并发症，其中糖尿病心肌病（DCM）更是让患者的心脏健康雪上加霜。糖尿病心肌病会引发心肌纤维化、舒张功能障碍和心力衰竭等严重问题，但目前其发病机制却如同迷雾一般，让医学界难以捉摸。在心脏这个精密的 “小宇宙” 里，心肌细胞（CMs）和心脏微血管内皮细胞（ECs）可是至关重要的 “成员”。CMs 通过电生理传导维持心脏的有力跳动，而 ECs 则像一层贴心的 “保护膜”，调节心脏收缩和血液流动，为 CMs 输送氧气和营养物质。然而，在糖尿病的 “侵蚀” 下，高血糖不仅限制了 CMs 对葡萄糖的利用，还让 ECs 的通透性增加，严重破坏了心脏的正常功能。尽管内皮细胞 - 心肌细胞的相互作用被认为是心血管疾病潜在的治疗靶点，但目前对于糖尿病状态下它们之间的具体互动机制知之甚少。为了揭开这层神秘的面纱，吉林大学中日联谊医院的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Biological Research》上，为攻克糖尿病心肌病带来了新的希望。
研究人员开展了一项深入的研究，旨在全面剖析糖尿病小鼠心脏中 CMs 和 ECs 的异质性、分化轨迹、生物学功能以及它们之间的细胞通信变化。研究人员从 NCBI 基因表达数据库获取 GSE213337 数据集，该数据集包含了正常和链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠心脏的单细胞 RNA 测序（scRNAseq）数据。研究人员运用多种技术方法对数据进行处理和分析，包括利用 Seurat 包在 R 软件中进行数据预处理，筛选出符合条件的细胞；通过 CellChat 包进行细胞通信分析，探究显著的信号通路和配体 - 受体相互作用；构建糖尿病小鼠模型，并利用实时定量 PCR（qRT-PCR）、免疫荧光和 Western blot 等实验进行验证。
细胞组成的奥秘
经过数据预处理，研究人员共获得 11820 个细胞，并成功识别出 11 种细胞类型。有趣的是，他们发现糖尿病心脏中 ECs 的数量减少，而 CMs 的数量却有所增加，这暗示着糖尿病对心脏细胞组成产生了重要影响。
CMs 的重新聚类分析
CMs 被重新聚类为四个亚群。功能富集分析表明，不同亚群具有不同的功能特点，如亚群 1 与内皮发育有关，亚群 4 则主要参与细胞呼吸和能量代谢。随着疾病的发展，CMs 沿着拟时间从亚群 2 逐渐分化到亚群 4，同时一些基因的表达也发生了显著变化，这些变化与病毒反应、核糖核苷酸代谢等过程密切相关。
ECs 的重新聚类分析
ECs 被重新聚类为六个亚群，这些亚群在病毒应答、血管发育、ATP 合成等多种生物学过程中发挥着重要作用。ECs 的分化轨迹较为复杂，从亚群 1 开始分支，最终到达不同的亚群。在这个过程中，与脂质稳态相关的基因在糖尿病心脏中显著上调，这表明糖尿病可能导致 ECs 的代谢发生改变。
动态细胞通信模式
研究人员惊喜地发现，糖尿病心脏中的细胞通信网络发生了明显变化。ECs 在整体信号传导中占据主导地位，并且 ANGPTL 和 SEMA4 信号显著增强。进一步研究发现，Angptl4 及其受体 Cdh5 和 Sdc3 在 CMs 与 ECs 的信号传导中发挥着重要作用，这为理解细胞间通信机制提供了关键线索。
新基因的验证
通过 qRT-PCR 和免疫荧光实验，研究人员证实了糖尿病心脏中一些重要配体 - 受体的表达上调，如 Angptl4、Cdh5 和 Sdc3。此外，在高糖条件下，与 CMs 共培养的 ECs 中这些配体 - 受体的表达更高，这进一步证明了它们在细胞间相互作用中的重要性。
研究结论表明，CMs 和 ECs 在糖尿病中表现出显著的异质性，它们的代谢过程受到影响，而 Angptl4 可能通过调节脂质代谢参与 ECs 和 CMs 之间的细胞通信。这项研究为深入理解糖尿病心肌病的发病机制提供了重要依据，也为开发新的治疗策略指明了方向。然而，研究也存在一定的局限性，例如仅停留在理论分析阶段，实验方法和动物样本数量有限，且研究对象为小鼠模型而非人类。未来，还需要对糖尿病患者的样本进行单细胞测序分析，以进一步揭示糖尿病心血管并发症的机制，实现精准治疗。但无论如何，这项研究已经为糖尿病心肌病的研究打开了一扇新的大门，让我们对攻克这一难题充满了信心。
