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为明确成纤维细胞及其亚型在缺血性心肌病（ICM）发病机制中的作用，研究人员利用单细胞 RNA 测序（snRNA-seq）分析 7 例 ICM 心衰患者和 8 例对照心脏组织。发现 ICM 患者成纤维细胞存在细胞 - 基质黏附等基因失调，鉴定出 5 种亚型，其中 FB3 频率最高，为 ICM 病理机制及治疗靶点提供新方向。
缺血性心肌病（ICM）作为冠心病（CAD）引发心力衰竭（HF）的重要类型，因其高死亡率和缺乏根治手段，一直是心血管领域的研究难点。目前，尽管医学技术不断进步，如药物治疗、溶栓、支架植入和冠状动脉搭桥手术等临床干预措施可改善疾病进程，但对于晚期心衰患者，一年生存率仍仅约 50%。心脏成纤维细胞（CFs）作为心脏中负责细胞外基质（ECM）沉积的主要细胞类型，在 ICM 的心肌纤维化进程中扮演关键角色，但其亚型在 ICM 中的具体作用及分子机制尚不清楚。因此，深入解析成纤维细胞的异质性及病理调控机制，对于寻找 ICM 的新型诊断和治疗靶点具有迫切的临床需求。
福建医科大学附属协和医院等机构的研究人员，针对这一科学问题，开展了相关研究。他们利用公开的单细胞核 RNA 测序（snRNA-seq）数据集（SCP1849），对 7 例 ICM 患者和 8 例健康对照的心脏组织进行分析，旨在揭示终末期 ICM 中与成纤维细胞相关的转录组改变及疾病进展的病理机制。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先从 Broad Institute’s Single Cell Portal 下载处理后的表达矩阵，通过质量控制筛选出 80,315 个高质量细胞核。运用 R 软件和 Seurat 库进行数据标准化、高可变基因（HVGs）识别、数据整合及降维聚类，通过已知细胞类型标记基因鉴定主要细胞类型。对成纤维细胞进一步聚类分析，鉴定出不同亚型，并利用 monocle 库进行伪时间轨迹分析，揭示亚型间的分化关系。通过 CellChat 库分析成纤维细胞亚型与其他细胞的相互作用，并结合批量 RNA-seq（GSE116250）和蛋白质组学数据（iProX ID: IPX000571200020）进行外部验证。
细胞群体鉴定与成纤维细胞差异表达分析
通过无监督聚类，研究人员将细胞分为 10 大主要类型，包括心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞等。对比 ICM 组与对照组发现，成纤维细胞的差异表达基因（DEGs）数量最多，共 1081 个（626 上调，455 下调）。GO 富集分析显示，这些基因主要与细胞 - 基质黏附、基质或胶原纤维组织等 ECM 相关过程有关，提示成纤维细胞在 ICM 的 ECM 重塑中起核心作用。
成纤维细胞亚型异质性分析
对成纤维细胞进一步聚类，鉴定出 5 种亚型（FB1-FB5）。其中，FB3 在 ICM 组中的比例显著增加（p=0.014），且其成纤维细胞激活评分最高，提示 FB3 可能是促进 ICM 纤维化的关键亚型。GO 分析显示，各亚型均富集于 ECM 相关生物学过程，但分子功能存在差异，如 FB1 与酶活性和转运体活性相关，FB3 与细胞骨架和细胞黏附分子相互作用相关。
成纤维细胞亚型分化轨迹分析
伪时间轨迹分析表明，FB3 的分化轨迹主要起源于 FB1/FB2，且 ICM 来源的 FB3 与正常来源的 FB3 在分化路径上存在显著差异。BEAM 分析识别出不同分化阶段的驱动基因，如 Branch-1 中 SVIL、FGF14 等基因上调，Branch-2 中 FN1、COL1A2 等 ECM 相关基因上调，提示 FB3 的分化与 ECM 重构和病理纤维化密切相关。
差异基因表达与功能验证
ICM 组与对照组 FB3 的差异基因分析显示，上调基因富集于胶原纤维组织等纤维化相关通路，下调基因涉及伤口愈合等过程。批量 RNA-seq 和蛋白质组学验证证实，FB3 特异性标记基因（如 THBS4、SVIL）在 ICM 中显著异常表达，且与 ECM 重构和肌动蛋白细胞骨架调节相关，进一步支持 FB3 在 ICM 中的病理作用。
细胞间相互作用分析
CellChat 分析显示，ICM 条件下 FB3 与其他细胞的相互作用数量和强度均减少，尤其与巨噬细胞和周细胞的相互作用减弱，但与心肌细胞和脂肪细胞的相互作用增强。信号通路分析表明，ANGPTL 和 COLLAGEN 通路的相互作用减少，而 THBS、NRXN 和 APP 通路增强，其中 THBS4-CD36、NRXN3-NLGN1 等配体 - 受体对在 ICM 中特异性激活，提示 FB3 通过调控细胞间信号网络促进病理进程。
研究结论表明，该研究通过单细胞核 RNA 测序系统揭示了 ICM 中成纤维细胞的异质性，鉴定出 FB3 作为关键病理亚型，其通过调控 ECM 重构、细胞分化轨迹及细胞间相互作用促进 ICM 的纤维化进程。研究结果为深入理解 ICM 的病理机制提供了新视角，并为靶向成纤维细胞亚型（如 FB3）的治疗策略开发奠定了理论基础。尽管研究存在样本量较小等局限性，但其多组学整合分析为 ICM 的精准医学研究提供了重要参考，未来进一步的功能验证和更大队列研究将有助于推动相关靶点的临床转化。
