克罗恩病纤维化新机制：空间转录组揭示PECAM2-CD38信号轴驱动炎症向纤维化转化

本研究针对克罗恩病（CD）纤维化缺乏有效疗法的临床困境，首次运用空间转录组技术结合单细胞测序，绘制了CD患者肠道组织从炎症到纤维化的时空演化图谱。团队发现间质细胞中PECAM1-CD38信号互作驱动纤维化进程，而APOA1-ABCA1稳态信号丢失加剧病变。动物实验证实CD38抑制剂显著改善TNBS诱导的小鼠结肠炎及纤维化，为阻断CD纤维化提供了全新治疗靶点。

　　

克罗恩病（CD）患者常面临肠道反复炎症导致的"结痂"困境——超过50%的患者会出现肠道纤维狭窄，最终只能通过手术切除病变肠段。这种从炎症到纤维化的神秘转化机制长期不明，临床缺乏有效干预手段。传统测序技术因丢失空间信息难以解析组织微环境动态变化，而纤维化进程中细胞间如何"对话"更成谜题。

意大利圣拉斐尔科学研究医院（IRCCS Ospedale San Raffaele）领衔的国际团队在《Journal of Crohn's and Colitis》发表突破性研究。他们首次将空间转录组（ST）技术应用于CD全层肠组织，通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据，结合配体-受体互作分析和拟时序追踪，绘制出CD纤维化演变的分子地图。研究创新性地构建了包含健康区、炎症区（L1）和纤维化区（L2）的13例手术样本（11例CD+2例对照）空间转录组图谱，并利用TNBS诱导的小鼠慢性结肠炎模型进行靶点验证。

主要技术方法

1. 空间转录组技术：对手术样本中健康、炎症、纤维化区域进行10x Visium空间转录组测序，结合H&E染色实现空间定位
2. 多组学整合分析：利用Seurat、Harmony等工具整合scIBD数据库（含440个单细胞数据集）进行细胞反卷积
3. 动态过程解析：通过CellChat分析细胞通讯网络，Monocle 3拟时序追踪间质细胞演变
4. 临床前验证：采用TNBS诱导的小鼠慢性结肠炎模型，腹腔注射CD38抑制剂（15mg/kg）评估结肠厚度及疾病活动指数（DAI）

核心发现

1. 肠道粘膜空间重构
通过Louvin聚类识别21个空间区域：健康组织保留完整上皮/间质分层，而L1/L2区域出现炎症性上皮、淋巴聚集及深浅两层纤维化灶（图1）。深部纤维化富含网状成纤维细胞（reticular fibroblasts），浅层纤维化则多见间充质细胞（mesoderm）和B细胞浸润（图2）。

2. 纤维化起源于间质细胞
单细胞反卷积显示纤维化区域主要由间充质细胞演化而来，包括：

• 深部纤维化：基质细胞1型（stromal 1）+ 肌成纤维细胞（myofibroblasts）
• 浅部纤维化：基质细胞2型（stromal 2）+ 过渡型基质细胞（transitional stroma）
  拟时序分析揭示三条演化路径：肌成纤维细胞→网状成纤维细胞（激活细胞黏附通路），胚胎基质细胞→基质细胞（激活微绒毛组装），过渡型基质→中胚层细胞（激活先天免疫应答）（图3）。

3. PECAM信号主导纤维化进程
CellChat量化细胞通讯强度发现：

• 健康组织：上皮层通过APOA1-ABCA1信号调控基质细胞稳态
• L1炎症期：PECAM1-CD38信号强度达峰值（强度值4-6），主要发自血管周基质（perivascular stroma）
• L2纤维化期：PECAM1-PECAM1同源互作及PECAM1-CD38异源互作主导纤维化区自维持（图4）。空间映射显示CD38在L1/L2期表达激增，定位于淋巴聚集/肉芽组织/成纤维细胞（图5）。

4. 临床转化验证
CD38表达与患者纤维化程度正相关（r=0.38, p<0.01），而APOA1呈负相关（r=-0.42, p<0.01）（图6）。TNBS模型证实：CD38抑制剂治疗组较对照组结肠厚度减少47%（p<0.001），疾病活动指数（DAI）下降62%（p<0.0001）（图6F-G）。

研究意义

该研究首次在空间维度揭示CD纤维化的动态演化规律：

1. 机制突破：打破"上皮-间质转化（EMT）主导纤维化"的传统认知，证实间质细胞自身重塑是核心驱动力
2. 靶点创新：发现PECAM2信号通过CD38分子驱动纤维化进程，而APOA1信号丢失是微环境失衡关键
3. 临床价值：CD38抑制剂在动物模型显著阻断纤维化进展，为开发首个CD抗纤维化药物提供强效候选靶点
4. 技术革新：建立空间多组学整合分析框架，为器官纤维化研究提供新范式

这项研究不仅破解了CD纤维化的"时空密码"，更开辟了从靶向细胞互作到阻断纤维化的治疗新路径。未来可探索CD38抑制剂与现有抗炎药物的联用策略，或基于APOA1信号增强开发肠道稳态调节疗法。