ANXA1与ARG2驱动缺血再灌注损伤中T细胞增殖的分子机制：整合性转录组学分析揭示跨器官治疗靶点

这篇研究通过整合批量转录组和单细胞测序数据，揭示了ANXA1和ARG2作为缺血再灌注损伤（IRI）中T细胞增殖的关键调控基因。研究发现这两个基因在早期损伤阶段持续上调，分别与中央记忆CD4+ T细胞和Th17细胞浸润显著相关。通过药物预测和分子动力学模拟，鉴定出氢化可塔酯（Hydrocortamate）和NS6180作为潜在治疗剂。该研究为开发跨器官IRI的免疫调节策略提供了新靶点。

　　

缺血再灌注损伤（IRI）的免疫调控新机制

1 引言

缺血再灌注损伤作为急性肾损伤（AKI）、心肌梗死和脑卒中的共同病理机制，其免疫微环境特征尚未完全阐明。近年研究发现T细胞在IRI早期发挥核心调控作用，但其增殖激活的分子机制存在显著知识空白。本研究通过多器官转录组整合分析，首次系统解析了T细胞增殖相关基因（TRGs）的时空表达特征。

2 材料与方法

研究整合6个GEO数据集，包括肾脏（GSE98622）、脑（GSE131193）和心脏（GSE160516）IRI模型。通过Mfuzz算法聚类216个TRGs的时序表达模式，结合差异基因筛选和蛋白互作网络分析鉴定关键基因。采用分子对接和动力学模拟评估药物结合特性，并通过小鼠肾IRI模型进行体内验证。

3 结果

3.1 TRGs时序表达特征

时序聚类显示102个TRGs在IRI早期（2-72小时）显著上调。差异表达分析筛选出ANXA1和ARG2等12个候选基因，这些基因显著富集于T细胞增殖调控（p<0.01）和精氨酸代谢通路。

3.2 关键基因鉴定

PPI网络分析显示ANXA1与LGALS3、CDK1等存在强相互作用。多算法交叉验证确认ANXA1和ARG2为核心基因，在肾脏IRI中呈现早期快速上调特征（log2FC>2）。跨器官验证显示ANXA1在脑、心脏IRI中持续高表达，而ARG2仅在脑IRI中显著激活。

3.3 功能通路分析

GSEA揭示ANXA1主要调控氧化磷酸化（NES=2.1）和支链氨基酸降解通路，ARG2则显著关联过氧化物酶体代谢（NES=1.9）。免疫浸润分析发现ANXA1与Treg细胞（r=0.42）和中央记忆CD4⁺ T细胞浸润正相关，ARG2与Th17细胞（r=0.38）浸润显著相关。

3.4 治疗靶点预测

分子对接显示NS6180与ARG2结合自由能达-4.74 kcal/mol，氢化可塔酯与ANXA1形成5个稳定氢键。20ns分子动力学模拟证实NS6180-ARG2复合物RMSD波动<0.2nm，具有最佳结合稳定性。

3.5 单细胞解析

单细胞测序揭示T细胞在IRI第7天达到浸润峰值（占免疫细胞23%）。细胞互作分析发现基质细胞通过Spp1-Itga8/Itgb1轴与T细胞强相互作用。T细胞亚型动态显示CD4⁺ T细胞主导早期反应，CD8⁺ T细胞在后期显著增加。

3.6 体内验证

肾IRI模型证实CD3⁺ T细胞浸润增加3.2倍（p<0.001），其中CD4⁺亚群占比达68%。qPCR显示ANXA1和ARG2表达分别上调4.1倍和2.8倍（p<0.01），与转录组数据高度一致。

4 讨论

本研究首次阐明ANXA1通过调控中央记忆CD4⁺ T细胞促进早期炎症反应，而ARG2可能通过代谢重编程影响Th17细胞分化。值得注意的是，ANXA1在神经、心脏、肾脏IRI中均呈现保守性高表达，提示其作为跨器官治疗靶点的潜力。发现的氢化可塔酯和NS6180为开发时序特异性免疫调节剂提供了新思路。未来研究需深入解析T细胞亚群特异性调控网络，并验证靶向干预的时空治疗窗口。