自身免疫共享免疫状态汇聚于慢性抗体介导排斥反应的CXCL12-CXCR4成纤维细胞-免疫龛

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Autoimmune-shared immune states converge in a CXCL12–CXCR4 fibroblast–immune niche in chronic antibody-mediated rejection

　　

慢性抗体介导排斥反应（chronic antibody-mediated rejection，CAMR）是晚期肾移植失败的主要原因，并与系统性自身免疫疾病共享慢性免疫激活特征，但循环免疫状态如何与空间有序的移植物损伤相关联，以及相关免疫特征是否在自身免疫炎症中重复出现，目前仍不清楚。研究人员整合了CAMR患者、移植物功能稳定（stable allograft function，SAF）患者和健康对照（healthy control，HC）的外周血和肾移植物样本的单细胞图谱，并纳入独立的移植队列、批量转录组数据集、光谱流式细胞术、多重免疫荧光、高分辨率空间转录组以及一个涵盖自身免疫性和炎症性疾病的大规模血液免疫参考图谱。CAMR与可重复的髓系扩增以及SLC8A1⁺单核细胞/巨噬细胞、ANK3⁺CD4⁺记忆T细胞、ZEB2^hi T细胞和CD16⁺自然杀伤（natural killer，NK）细胞的富集相关。这些细胞亚群表现出迁移和组织相互作用相关的转录组特征，包括反复出现的CXCR4和ZEB2表达，提示这些候选免疫状态可能与局部移植物免疫组织相关。在移植物组织中，表达CXCL12的成纤维细胞和表达CXCR4的免疫细胞在CAMR中增加。高分辨率空间转录组学将该成纤维细胞-免疫结构定位于以内皮激活和基质重塑为标志的血管周围区域，并将CAMR相关免疫状态置于相邻的免疫富集微环境中，支持局部免疫聚集相关的CXCL12-CXCR4轴。与大规模血液免疫参考数据以及类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）和系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）的空间转录组数据集的比较提示，相关免疫状态和成纤维细胞-免疫组织部分重复出现。总之，本研究将循环CAMR免疫重塑与空间有序的CXCL12-CXCR4成纤维细胞-免疫龛联系起来，并提示该龛的组成要素在同种免疫（alloimmune）和自身免疫炎症中重复出现。

慢性抗体介導排斥反应（chronic antibody-mediated rejection，CAMR）是肾移植后晚期移植物功能障碍与移植物丢失的主要促因，以微血管炎症、内皮激活和进行性纤维化组织重塑为特征。尽管B细胞、浆细胞及同种抗体反应仍是CAMR概念框架的核心，但转录组与空间研究日益表明，移植物损伤由髓系细胞、T细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞、基质细胞与血管区室共同塑造的炎症生态系统所决定。当前研究的核心问题在于：临床可得的血液免疫监测能否代表该细胞群体进入移植物、定位于何处以及与何种驻留细胞相遇；单纯依靠移植物研究亦无法判断组织群体是否反映协调的循环程序，单纯依靠血液研究则无法区分具有组织相关性的状态与系统性炎症旁观者。此外，CAMR与类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）、系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）等自身免疫病共享持续抗原刺激、慢性组织炎症等特征，但CAMR相关免疫状态是特异的还是在自身免疫炎症中重复出现，缺乏细胞状态分辨率的比较证据。

为回答上述问题，发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》的研究人员整合了CAMR、移植物功能稳定（stable allograft function，SAF）患者及健康对照（healthy control，HC）的外周血与肾移植物单细胞数据，结合独立移植队列、批量转录组反卷积、光谱流式细胞术、多重免疫荧光、高分辨率空间转录组及逾300万个细胞的大规模血液免疫参考图谱，从可重复性、组织定位、细胞邻域与疾病情境四个层面系统检验CXCL12-CXCR4成纤维细胞-免疫龛假说，建立了连接循环免疫重塑与空间有序移植物炎症的跨区室、跨疾病分析框架，提示慢性同种免疫与自身免疫炎症可能招募重叠的细胞程序。

关键技术方法包括：所有样本队列来自四川大学华西医院，对29例外周血样本（CAMR 18例、SAF 6例、HC 5例）及19例肾移植物样本行单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq），另设12例独立血液验证队列；对364例血液与组织样本行批量RNA测序（bulk RNA-seq）反卷积验证；以光谱流式细胞术与多重免疫荧光验证蛋白水平关键标志；以10x Genomics Visium HD平台对CAMR肾活检行空间转录组分析，借空间约束配体-受体推断量化CXCL12-CXCR4互作，并以30微米半径邻域组成的非负矩阵分解（nonnegative matrix factorization，NMF）划分细胞邻域；另整合659个样本、逾300万个细胞的大规模血液免疫参考图谱及RA、SLE公共空间转录组数据。

研究结果如下：

**单细胞图谱捕获CAMR期间血液与肾移植物的免疫重塑**：研究人员通过整合发现队列与独立验证队列、肾组织单细胞数据、内外部批量转录组反卷积以及光谱流式细胞术和多重免疫荧光，证实髓系细胞扩增是CAMR中最一致、可重复的免疫改变，CD11b⁺细胞在血液与移植物中均增加，且该差异在调整年龄和性别后仍然显著。

**CAMR髓系细胞趋同于迁移与炎症性转录程序**：差异表达与富集分析显示，CXCR4和ZEB2在多种髓系状态中反复上调，功能富集提示缺氧、白细胞迁移和淋巴细胞趋化等程序；光谱流式证实CXCR4⁺CD11b⁺和ZEB2⁺CD11b⁺髓系细胞在CAMR中增加。

**SLC8A1⁺单核细胞/巨噬细胞连接循环髓系重塑与基质及内皮损伤龛**：该群体在CAMR中优先扩增并在所有数据层重现，表达迁移、炎症、Fc受体及应激反应程序，且在大规模血液免疫参考中优先见于自身免疫病样本，提示其为跨同种免疫与自身免疫情境共享的免疫程序；配体-受体分析显示其与成纤维细胞或重塑内皮的ITGA4/ITGB1-VCAM1、CD36-THBS1、TGFB2-TGFBR1及CXCL12-CXCR4互作增强，多重免疫荧光显示其更靠近COL1A1⁺纤维化区域。

**ANK3⁺CD4⁺记忆T细胞与ZEB2^hi T细胞定义CAMR相关T细胞状态**：两群体在CAMR中优先富集并在自身免疫参考样本中优先出现，转录特征为T细胞受体信号、IL-2反应、免疫激活、迁移及应激反应程序；ANK3因抗体可用性以PRKCA作为替代标志物经蛋白验证，组织中表达GZMB并与VCAM1⁺CD31⁺内皮细胞空间相邻。

**CD16⁺ NK细胞在CAMR移植物中聚集并呈现内皮相互作用的细胞毒程序**：其循环比例无显著差异但在CAMR移植物中显著富集，表达更高水平的GZMB、GZMH、GNLY、PRF1、FCGR3A和ZEB2，兼具HLA依赖性与非依赖性抑制/激活受体程序；伪时间分析揭示SI至SIII的转录连续谱，伴随CXCR4、ZEB2、AP-1家族基因和RUNX3的渐进性升高。

**CXCR4上调将B/浆细胞与CAMR共享迁移程序相联系**：B细胞/浆细胞亚群比例未见主导性CAMR特异性群体，但CXCR4反复上调，提示B/浆细胞参与与髓系、T细胞及NK细胞相同的迁移框架。

**空间转录组学鉴定CAMR血管周围CXCL12-CXCR4成纤维细胞-免疫龛**：Visium HD空间分析显示CXCL12⁺成纤维细胞与CXCR4⁺免疫细胞围绕血管及成纤维细胞丰富区致密浸润，内皮细胞30微米邻近范围内成纤维细胞周围免疫细胞密度更高；NMF细胞邻域分析鉴定出成纤维细胞/内皮富集邻域与免疫富集邻域的空间邻接，外部批量数据支持CAMR中免疫富集邻域特征增加。

**自身免疫空间数据集支持CXCL12-CXCR4成纤维细胞-免疫模式的部分重复**：RA滑膜中免疫细胞位于血管和成纤维细胞丰富区附近，CXCL12-CXCR4互作显著；缓解者治疗后免疫浸润与互作强度减弱而未缓解者保留；SLE肾脏亦呈现血管及成纤维细胞丰富区周围免疫聚集伴CXCL12和CXCR4表达。

讨论部分指出，CAMR相关不同谱系细胞状态趋同于CXCR4介导的迁移与组织相互作用程序，空间转录组学将其整合为血管周围、成纤维细胞富集的CXCL12-CXCR4龛，为局部免疫聚集提供空间框架；CD16⁺ NK细胞的伪时间轨迹应理解为与移植状态和排斥严重程度相关的转录状态推断连续谱，而非确定的发育谱系；免疫抑制暴露、移植后时间及临床异质性是潜在混杂因素；T滤泡辅助（T follicular helper，Tfh）相关状态未解析，无法确定抗体产生的上游驱动细胞。研究结论（原文翻译）："总之，本研究将循环CAMR免疫重塑与空间有序的CXCL12-CXCR4成纤维细胞-免疫龛联系起来，并提示该龛的组成要素在同种免疫与自身免疫炎症中重复出现。"