单细胞测序揭示动静脉内瘘成熟失败机制：炎症-纤维化微环境与细胞互作图谱

本研究针对动静脉内瘘（AVF）成熟失败率高但机制不明的临床难题，通过单细胞转录组测序技术绘制人类静脉在AVF术后的细胞演化图谱。研究发现失败AVF存在持续性炎症反应、异常活化的ACRK3+内皮细胞和SPP1+巨噬细胞，并揭示骨桥蛋白（SPP1）介导的细胞互作网络驱动病理性纤维化。该研究为改善血液透析患者血管通路预后提供了精准治疗靶点。

　　

对于终末期肾病患者而言，动静脉内瘘（Arteriovenous Fistula, AVF）堪称"生命线"，但这条生命线却面临着高达60%的成熟失败率。尽管历经数十年研究，AVF术后静脉如何适应动脉化过程、为何会发展为狭窄性重塑，仍是未解的生物学黑箱。传统的干预策略，如抗血栓治疗、促进再内皮化或抑制内膜增生，均未能在临床试验中显著改善临床结局，这凸显了人类对术后静脉重塑机制的认知局限。

近日，由迈阿密大学Roberto I. Vazquez-Padron团队领衔的研究在《JTO Clinical and Research Reports》发表了开创性研究。该研究首次应用单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，对70,281个人类静脉和AVF组织细胞进行高通量解析，绘制了从术前静脉到早期AVF（术后1周）乃至成熟/失败AVF（术后91±44天）的全周期细胞图谱，揭示了AVF成熟失败的关键机制在于炎症无法及时消退导致的病理性修复。

研究团队整合多组学技术开展系统性研究：首先通过组织形态计量和免疫荧光（IF）对23例患者配对的术前静脉和AVF样本进行验证；进而对20例患者的6条术前静脉、2条早期AVF和12条二期AVF（6成熟/6失败）进行scRNA-seq检测，样本来源于杰克逊纪念医院和迈阿密大学医院的两阶段AVF创建手术；采用CellChat算法重构细胞互作网络；通过原代细胞培养（HUVEC和AVF成纤维细胞）结合流体剪切力和细胞因子刺激实验验证关键发现；使用RNA原位杂交（ISH）进行空间验证。

Fibroblastic and inflammatory cell populations accumulate with AVF failure

组织学分析发现AVF术后静脉壁面积增加但细胞密度降低，提示壁增厚主要源于细胞外基质（ECM）沉积。失败AVF的内膜细胞密度显著高于成熟AVF，且富含SMA⁺MYH11^-肌成纤维细胞、PDGFRA⁺成纤维细胞和CD68⁺巨噬细胞。

Sustained inflammation and ECM deposition characterize postoperative AVF remodeling

scRNA-seq鉴定出8个主要细胞群：内皮细胞（EC，18.5%）、成纤维细胞（18.1%）、肌成纤维细胞（9.1%）、壁细胞（SMC5.9%、周细胞4.6%）、单核/巨噬细胞（mono/mac，22.0%）、NK/T细胞（14.6%）等。功能评分显示术后整体细胞增殖低下（G2/M评分低），但ECM沉积和炎症信号持续激活，失败AVF的炎症信号显著高于成熟组。

Postoperative macrophages exacerbate pro-fibrotic healing in AVF failure

巨噬细胞亚群分析发现6个亚型：组织驻留型（Mac_1）、脂质处理型（Mac_2）、TGF-β激活型（Mac_3）、ECM表达型（Mac_4）、树突状细胞和炎症单核细胞。术后单核细胞浸润增加20倍，组织驻留巨噬细胞减少2.4-6倍。失败AVF的巨噬细胞高表达PLCG2、FKBP5和ZBTB16等炎症放大器基因，并持续激活Myddosome信号复合物（TLR2、IRAK2、IL1R1）。

Pro-inflammatory ECs emerge after anastomosis and are associated with failure

内皮细胞分5个亚群：静脉型（EC_1）、瓣膜样（EC_2）、淋巴样（EC_3）、剪切应力应答型（EC_4）和内皮-间质转化（EndoMT）型（EC_5）。EC_4细胞在术后增加10倍，表达ACKR3、PTGIS、COL8A1等基因，定位于血管外膜且与失败显著相关（30.2% vs 9.5%）。实验证实IL-1β通过NF-κB通路诱导ACKR3和COL8A1表达。

Fibroblasts drive maladaptive remodeling in AVFs

壁细胞术后发生合成表型转化，收缩标志物下调而ECM基因上调。成纤维细胞分4个亚型（F_1-F_4），肌成纤维细胞分2个亚型（MF_1-MF_2）。失败AVF中F_3成纤维细胞（表达HAS1、PDPN、SULF2）通过炎症和GAG合成驱动病理性重塑。IL-1β和TGF-β1通过NF-κB和TGFβRI通路诱导F_3特征基因表达。

Intercellular signaling identifies chronic healing mechanisms that contribute to AVF failure

细胞通讯分析揭示早期AVF中单核/巨噬细胞通过SPP1、visfatin（NAMPT）、MIF等信号启动炎症微环境。失败AVF存在独特的SPP1信号轴，巨噬细胞通过骨桥蛋白（SPP1）激活所有局部细胞群，同时成纤维细胞和EC增强释放ANGPTLs、FGFs、periostin和TGF-β等促纤维化信号。

该研究首次在单细胞分辨率揭示人类AVF成熟失败的细胞分子机制：早期单核细胞浸润塑造术后细胞表型；术后细胞增殖率低下；EC通过ACKR3介导炎症反应；成纤维细胞通过GAG合成驱动纤维化；SPP1为核心的细胞互作网络维持慢性炎症-纤维化微环境。这些发现为开发抗炎抗纤维化疗法提供了精准靶点，对改善血液透析患者血管通路预后具有重大临床意义。

研究的创新性在于突破动物模型局限，直接解析人类AVF组织，发现炎症消退障碍是成熟失败的核心环节。ACRK3⁺内皮细胞、SPP1⁺巨噬细胞和HAS1⁺成纤维细胞等新细胞亚群的鉴定，为靶向干预提供了明确方向。未来针对骨桥蛋白信号通路、ACKR3炎症趋化或GAG合成酶的治疗策略，有望打破AVF高失败率的临床困境。