NR3C1+与CXCR6high T细胞揭示人类肺气肿免疫病理机制的单细胞研究

本研究针对吸烟者慢性阻塞性肺病（COPD）中T细胞促进肺气肿的机制空白，通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析人肺组织样本，发现肺气肿型COPD（E-COPD）中CD4+ T细胞炎症状态上调，NR3C1+ CD4+ T细胞减少而CXCR6high效应记忆T细胞与肺功能保留正相关，揭示了特异性T细胞亚群区分肺气肿免疫病理特征，为靶向治疗提供新策略。

　　

在吸烟引起的慢性呼吸道疾病中，慢性阻塞性肺病（COPD）是最为常见的类型之一，而其病理亚型——肺气肿（emphysema）更是导致患者呼吸功能严重受损的主要原因。尽管科学研究已确认适应性免疫和先天免疫系统在COPD发展中都扮演着角色，但关于T细胞如何具体推动肺气肿发生的机制，科学界仍存在显著的认知空白。以往的研究多依据气流受限程度对COPD进行分类，而忽略了肺气肿这一对临床结果影响巨大的影像学表型，这导致对免疫介导的病理变化理解不足。近年来，基因组学、蛋白质组学和转录组学研究逐渐将肺气肿视为COPD中的一个独立疾病表型，但利用高分辨率技术如单细胞RNA测序（scRNA-seq）来深入探索肺气肿免疫微环境的研究仍然较少。

在这一背景下，研究人员在《Communications Biology》上发表了题为“Lung NR3C1⁺ and CXCR6^high T cells distinguish immunopathogenesis of human emphysema”的论文，由Yun Zhang、Maor Sauler、David B. Corry等作者合作完成。该研究通过构建一个具有详细疾病特征注释的人肺scRNA-seq数据集，并分析另一个独立的scRNA-seq数据集，系统性地研究了T细胞在肺气肿中的病理生理作用。研究不仅揭示了肺气肿型COPD（E-COPD）与非肺气肿型COPD（NE-COPD）和对照组之间的免疫细胞组成差异，还鉴定出NR3C1⁺和CXCR6^high CD4⁺ T细胞这两个关键亚群在区分肺气肿免疫特征中的重要性，为未来治疗干预提供了新的靶点和方向。

本研究主要依托于62例人肺组织样本的单细胞RNA测序数据，并利用一个包含46个样本的独立公共数据集进行验证。样本根据肺功能指标（FEV1/FVC）和CT影像定义的肺气肿程度（低衰减区域百分比，LAA%）分为对照组、NE-COPD组和E-COPD组。技术方法包括：scRNA-seq文库制备与测序（10X Genomics平台）、生物信息学分析（SCANPY、Harmony整合、scCODA组成分析）、细胞亚群鉴定（标记基因表达及转录因子活性推断）、通路富集分析（GSEA、GSVA）、细胞互作预测（CellChat、NicheNet）、空间转录组（Nanostring GeoMx）及细胞类型反卷积（CIBERSORTx），以及多重细胞因子测定（Luminex平台）。

Distinct human lung immune cell landscape in emphysema

研究发现，E-COPD组中αβ CD4⁺ T细胞、B细胞和CD14⁺单核细胞呈阳性富集，而巨噬细胞和上皮细胞呈阴性富集。与NE-COPD相比，E-COPD中CD8⁺ T细胞也显著富集。这些结果在独立数据集中得到验证，表明肺气肿变体具有独特的以T细胞增多和巨噬细胞减少为特征的免疫景观。

Unique transcriptomic signatures of αβ CD4 T cells in emphysema

通过转录因子活性分析和基因集富集分析，发现E-COPD中CD4⁺ T细胞的STAT3、JUN、NFKB和RELA活性上调，炎症通路如IL-6-JAK-STAT3信号、IL-17产生、IFN-γ和TNF反应均增强。这表明E-COPD中CD4⁺ T细胞处于高度活化的炎症状态。

Identification of distinct CD4 T cell subsets in human lungs

研究共鉴定出5个CD4⁺ T细胞亚群：效应记忆（S100A4⁺、IL32⁺）、初始/中央记忆（CCR7⁺、TCF7⁺）、调节性T细胞（Treg，FOXP3⁺）、NR3C1⁺亚群和NR3C1⁺特征亚群。伪时间分析显示效应记忆和NR3C1⁺细胞分化程度较高。

Reduced relative abundance of NR3C1⁺ CD4T subset in E-COPD

NR3C1⁺ CD4⁺ T细胞在E-COPD中相对比例降低，而在NE-COPD中增加，且与糖皮质激素治疗无关。NR3C1抑制IL6、RELA等炎症靶点，其缺失可能导致炎症失控。互作模型预测E-COPD中巨噬细胞与NR3C1⁺ CD4⁺ T细胞通过CXCL信号发生强烈互作。

Divergent abundance of lung PPARG⁺ macrophages associates with disease phenotypes

巨噬细胞分为增殖型、PPARG⁺、单核细胞样和C1Q⁺亚群。PPARG⁺巨噬细胞在NE-COPD中增多，在E-COPD中减少，与NR3C1⁺ T细胞变化一致。空间转录组显示NR3C1⁺ T细胞与中性粒细胞和迁移性树突细胞正相关。

The CXCR6^high subset of CD4 effector memory correlates with preserved lung function in emphysema

效应记忆CD4⁺ T细胞中CXCR6^high亚群与E-COPD患者肺功能（FEV1%）正相关。该亚群高表达CTLA4等免疫检查点分子，分化程度较低，与迁移性树突细胞通过免疫检查点信号（如CTLA4-CD80/86）互作，可能通过抑制T细胞活化起到保护作用。

本研究通过系统性的单细胞转录组和空间多组学分析，揭示了肺气肿的免疫病理机制主要由特异性T细胞亚群驱动。NR3C1⁺ CD4⁺ T细胞的减少与炎症失控相关，而CXCR6^high效应记忆T细胞则可能通过免疫检查点机制维持肺功能。这些发现不仅深化了对COPD异质性的理解，而且为开发针对特定T细胞亚群的精准治疗策略提供了理论基础。未来的研究可进一步探索NR3C1和CXCR6通路作为生物标志物和治疗靶点的潜力，结合多组学和功能实验验证其临床应用价值。