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为探究肺炎球菌性脑膜炎（PM）免疫应答机制，研究人员对 PM 患者及健康人外周血单个核细胞（PBMCs）行单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）。发现 PM 患者免疫细胞亚群比例改变，中性粒细胞等活化，适应性免疫应答相对抑制，为 PM 免疫发病机制及治疗提供新方向。
肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）作为一种定植于人类上呼吸道的革兰氏阳性条件致病菌，时刻威胁着全球公共健康，尤其是 5 岁以下儿童、老年人和免疫缺陷人群。当它突破血脑屏障引发肺炎球菌性脑膜炎（PM）时，会触发剧烈的炎症反应，导致脑损伤。尽管抗生素和疫苗已在一定程度上应用于 PM 治疗，但其死亡率仍居高不下，且后遗症发生率高达 30%-50%。目前，PM 中免疫应答的复杂机制尚未完全阐明，尤其是不同免疫细胞亚群在疾病发生发展中的具体作用及相互关系仍不清晰，这极大地限制了针对性治疗策略的开发。
为填补这一知识空白，深圳儿童医院的研究人员开展了一项具有突破性的研究。他们利用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术，对 3 名 PM 患儿和 3 名健康对照者的外周血单个核细胞（PBMCs）进行了高分辨率的转录组分析，旨在从单细胞层面揭示 PM 患者免疫细胞的动态变化及分子机制。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为深入理解 PM 的免疫病理机制提供了关键线索。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，通过密度梯度离心法从外周血中分离 PBMCs，并制备单细胞悬液；然后，利用 GEXSCOPER Single-Cell RNA Library Kit 构建 scRNA-seq 文库，在 Illumina HiSeq X 平台进行测序；接着，运用 CeleScope、Seurat 等生物信息学工具对原始数据进行处理、质控、降维和聚类分析，识别差异表达基因（DEGs）并进行细胞类型注释；最后，通过 Gene Ontology（GO）和 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）通路分析等方法探究相关基因的功能及信号通路。
免疫细胞亚群比例的显著变化
研究发现，PM 患者的免疫细胞亚群组成与健康对照组存在显著差异。PM 组血小板、中性粒细胞及其前体细胞的相对比例显著增加，而自然杀伤细胞（NK 细胞）、T 细胞亚型（如 γδ T 细胞、CD8 + 效应 T 细胞）和浆细胞样树突状细胞（pDCs）的比例则显著下降。这一结果表明，PM 患者的免疫系统处于一种失衡状态，固有免疫细胞（如中性粒细胞、血小板）过度活化，而适应性免疫细胞（如 T 细胞、pDCs）的功能受到抑制。
血小板的免疫功能新发现
传统上被认为主要参与止血和血栓形成的血小板，在 PM 中展现了重要的免疫功能。PM 组血小板数量显著增加，通过 DEGs 分析发现，血小板中与中性粒细胞相关的免疫基因（如 ALOX5、MMP9、TLR4）显著上调，且富集于趋化因子信号通路、中性粒细胞胞外陷阱（NET）形成通路等。进一步分析发现，PM 组中存在一种独特的血小板亚型（血小板亚型 2），其特征是 IL6-JAK-STAT3 信号通路高度激活，该通路与血小板活化和炎症反应密切相关。轨迹分析显示，血小板亚型 2 处于分化谱的末端，与 PM 的疾病状态显著相关。
髓系细胞的双重作用
髓系细胞在固有免疫应答中起关键作用。研究识别出经典单核细胞（ClassicalMO）、非经典单核细胞（Non-classicalMO）、常规树突状细胞（cDCs）和 pDCs 四个髓系细胞簇。PM 组中 ClassicalMO 比例增加，而 cDCs 和 pDCs 比例减少。DEGs 分析表明，髓系细胞中与中性粒细胞活化相关的基因上调，但与抗原加工和呈递、T 细胞活化相关的基因下调，提示髓系细胞在促进炎症反应的同时，可能抑制了适应性免疫应答的启动。
中性粒细胞的过度活化与 NET 形成
中性粒细胞是抵御细菌感染的第一道防线，但其过度活化也可能导致组织损伤。PM 组中性粒细胞及其前体细胞比例增加，DEGs 分析显示，中性粒细胞中与趋化因子受体（如 FPR1、CXCR1）、黏附分子（如 ITGB2）和 IgG 受体（如 FCGR3B）相关的基因显著上调，富集于吞噬作用、细胞因子产生和模式识别受体（PRRs）信号通路。此外，中性粒细胞与血小板的相互作用增强，且 NET 形成相关基因（如 FCGR3B、TLR4）上调，提示 NET 的过度生成可能在 PM 的炎症反应和细菌清除障碍中起重要作用。
NK 细胞和 T 细胞的功能受损
NK 细胞作为固有免疫中的细胞毒性淋巴细胞，其比例在 PM 组中显著减少。GO 和 KEGG 分析显示，NK 细胞中与细胞活化、细胞毒性相关的基因（如 TNF 信号通路、TLR 信号通路相关基因）下调，表明 NK 细胞功能受损。对于 T 细胞，PM 组中 γδ T 细胞和 CD8 + 效应 T 细胞比例减少，其 DEGs 分析显示，与 T 细胞活化、细胞毒性相关的基因下调，而与中性粒细胞功能相关的基因上调，提示 T 细胞的适应性免疫应答受到抑制，可能与 PM 的免疫逃逸机制有关。
B 细胞亚型的独特免疫特征
B 细胞在适应性免疫中负责抗体产生。研究发现，PM 组中存在独特的未成熟 B 细胞（Na?ve B）亚群（如 Na?ve 4 和 Na?ve 5 子集），其 DEGs 富集于中性粒细胞活化和抗菌体液免疫应答通路（如 DEFA3、S100A12），表明这些 B 细胞亚群可能在固有免疫向适应性免疫的过渡中发挥作用。然而，B 细胞中与抗原受体介导的信号通路相关的基因下调，提示其整体功能可能受损，影响抗体应答的有效性。
研究结论与意义
本研究通过单细胞转录组分析，全面描绘了 PM 患者免疫应答的细胞和分子图谱，揭示了血小板、中性粒细胞等固有免疫细胞的过度活化，以及 NK 细胞、T 细胞、pDCs 等适应性免疫细胞的功能抑制，为 PM 的免疫病理机制提供了新的见解。研究发现的独特细胞亚群（如血小板亚型 2、Na?ve B 细胞子集）和关键信号通路（如 IL6-JAK-STAT3、NET 形成通路），为开发靶向性治疗策略（如调节血小板活化、抑制过度炎症反应）提供了潜在靶点。尽管研究存在样本量较小等局限性，但其结果为进一步深入研究 PM 的免疫调控机制奠定了基础，有望推动 PM 诊断和治疗的发展。
