单细胞RNA测序揭示致死性急性呼吸窘迫综合征中外周血与肺泡区的纵向区室特异性免疫重塑特征

《Respiratory Research》：Longitudinal single-cell profiling of peripheral blood and bronchoalveolar lavage fluid reveals compartment-specific immune remodeling associated with fatal ARDS

摘要

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）在临床上具有异质性，但与死亡结局相关的全身及肺部局部免疫程序尚未完全明确。我们调查了 ARDS 中外周血和支气管肺泡区室的纵向免疫重塑。单细胞 ARDS 队列包括 14 名患者（10 名存活者和 4 名未存活者）：11 名提供了配对纵向外周血单个核细胞（PBMC）样本（8 名存活者和 3 名未存活者），13 名提供了配对纵向支气管肺泡灌洗液（BALF）样本（9 名存活者和 4 名未存活者），10 名在两个采样时间点（T1 和 T2）都提供了两个区室的样本。纳入 6 名健康对照者进行单时间点外周血参考谱分析。将临床轨迹与 PBMC 和 BALF 的单细胞 RNA 测序相结合，随后进行细胞组成、差异表达、功能富集、模块评分和预测细胞间通信的分析。未存活者显示出较不理想的氧合和全身恢复纵向特征，并伴有特定时间点上与结局相关的炎症和中性粒细胞相关标志物的差异。在 PBMC 中，死亡结局与 T 细胞相对丰度的纵向增加和单核细胞的减少相关，导致持续的 T 细胞 - 单核细胞失衡。未存活者的单核细胞富含氧化磷酸化（OXPHOS）、细胞呼吸、ATP 合成、线粒体翻译、抗原加工和蛋白酶体相关程序，而 T 细胞显示出细胞周期、DNA 复制和增殖通路的富集。在 BALF 中，与结局相关的重塑集中在巨噬细胞和中性粒细胞中，并伴有与炎症、趋化性、免疫调节以及组织损伤或修复相关的转录程序。模块评分揭示了区室特异性的功能组织：PBMC 中的炎症和代谢程序主要由循环髓样细胞承担，而 BALF 中的缺氧、补体、OXPHOS 和应激相关程序集中在巨噬细胞和上皮细胞中。模块评分可视化表明未存活者的 PBMC 单核细胞中氧化磷酸化模式更高，而 TNF-α/NF-κB 和 BALF 模块模式的一致性较差。CellChat 分析进一步表明预测的通信架构不同，PBMC 中 CXCL/MIF 相关信号显著，而 BALF 中为 MIF/SPP1 相关信号。总体而言，致死性 ARDS 与循环系统和肺部相关但非冗余的区室特异性免疫重塑相关。纵向外周 T 细胞 - 单核细胞失衡、单核细胞代谢重编程以及异质性气道局部髓样细胞重塑代表未来在更大的独立队列和机制研究中验证的候选生物特征。