单细胞RNA测序揭示巨噬细胞介导的CD44–AKT–CCL2通路在草酸钙晶体诱导肾小管损伤中的作用机制

本研究通过单细胞RNA测序技术解析草酸钙晶体（CaOx）诱导肾损伤的分子机制，发现损伤的近端小管细胞（PTs）通过SPP1–CD44与巨噬细胞互作，激活CD44–AKT–CCL2通路招募浸润巨噬细胞，加剧炎症反应。阻断CCL2可显著减轻肾小管损伤和晶体沉积，为治疗草酸相关晶体肾病提供了新靶点。论文发表于《Research》。

　　

研究背景

肾脏作为矿物质排泄的主要器官，易因尿液过饱和形成晶体沉积，导致晶体肾病。草酸钙（CaOx）晶体是最常见的肾结石成分，其全球发病率逐年上升，给医疗系统带来沉重负担。尽管已知CaOx晶体可引发肾小管上皮损伤和炎症，但其分子机制尚不明确。传统研究多局限于体外或整体动物模型，难以解析肾脏内异质性细胞间的动态互作。随着单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的发展，为揭示CaOx晶体形成过程中的细胞事件提供了新工具。

研究方法

四川大学华西医院的研究团队通过腹腔注射乙醛酸盐构建小鼠CaOx肾病模型，在5个时间点（0、1、3、5、7天）采集肾脏组织，结合scRNA-seq（10x Genomics平台）、RNA速率分析、细胞互作预测（CellPhoneDB）和免疫荧光染色等技术，系统解析了肾小管损伤与免疫微环境的动态变化。此外，利用CD44^?/?小鼠和AKT抑制剂验证了关键通路机制，并通过临床样本（CaOx结石患者尿液）验证了生物标志物。

研究结果

1. 鉴定CaOx晶体肾脏中的细胞群

scRNA-seq分析109,395个肾脏细胞，鉴定出13种主要细胞类型，包括近端小管（PTs）、远端小管（DTs）、髓袢（LOH）、巨噬细胞等。近端小管进一步分为18个亚群，其中高表达损伤标志物KIM-1（Havcr1）的亚群被定义为“损伤PTs”，其随晶体沉积显著增多。

2. 损伤PTs通过SPP1–CD44招募巨噬细胞

损伤PTs高表达SPP1（骨桥蛋白）和纤维蛋白原基因（Fgg/Fga/Fgb），同时分泌促炎因子（Cxcl1、Tnfrsf12a）。RNA速率分析显示，损伤PTs与S1 PTs存在独特分化路径。细胞互作分析表明，损伤PTs通过SPP1–CD44配体-受体对与巨噬细胞通信，驱动炎症微环境形成。

3. Fn1⁺驻留巨噬细胞通过CCL2招募浸润巨噬细胞

巨噬细胞亚群分析发现，Fn1⁺驻留巨噬细胞（RMs）在晶体沉积早期高表达CCL2、CCL7等趋化因子，通过CCL2–CCR2轴招募Ly6c^hi浸润巨噬细胞。阻断CCL2可减少巨噬细胞浸润和晶体沉积。

4. CD44–AKT–CCL2通路的机制验证

体外实验显示，CaOx晶体通过CD44激活巨噬细胞的PI3K–AKT–NF-κB通路，促进CCL2分泌。CD44^?/?或AKT抑制剂处理均能抑制该通路，证实CD44–AKT–CCL2轴的关键作用。

5. 临床相关性

患者尿液中CCL2、CLU（簇集蛋白）和LCN2（脂钙蛋白2）水平升高，与小鼠模型一致，提示这些分子可作为潜在生物标志物。

结论与意义

该研究首次通过单细胞尺度揭示了CaOx晶体肾病中肾小管-巨噬细胞互作的动态图谱，提出损伤PTs通过SPP1–CD44激活巨噬细胞，进而通过CD44–AKT–CCL2通路放大炎症反应的级联机制。阻断CCL2可有效减轻肾损伤和晶体沉积，为临床治疗提供了新策略。研究发表于《Research》，为晶体肾病的精准干预奠定了理论基础。