狼疮性肾炎尿液与肾内免疫景观的多组学整合图谱揭示趋同的炎症与纤维化程序

《Journal of Translational Autoimmunity》：Integrative Multi-Omic Mapping of Urinary and Intrarenal Immune Landscapes in Lupus Nephritis Identifies Convergent Inflammatory and Fibrotic Programs

　　

肾活检是分类狼疮性肾炎（LN）的金标准，但由于其侵入性及纵向随访困难，无法完整捕捉免疫与组织病理学动态。尿液单细胞转录组分析已被提出作为监测LN的微创方法，而肾脏单细胞与空间转录组学则提供肾内环境的高分辨率参考图谱。研究人员按照PRISMA-ScR指南开展了一项系统性范围综述，以评估单细胞、单核、空间转录组研究中尿液-肾脏转录组的直接一致性及通路分子趋同性。于2026年8月27日系统检索PubMed/MEDLINE与GEO Datasets以识别LN中的这种一致性与趋同性。对53项研究的分析仅识别出一项直接的尿液-肾脏转录组一致性研究，但存在更广泛的通路水平生物学趋同证据。转录组一致性（Tier I）识别出共享的干扰素应答特征，尤其是IFIT1、IFIT3、IFI44、MX1和OAS1；而通路趋同研究（由Tier II研究支持）揭示了对主要尿液生物标志物的见解，如CXCL9/CXCL10、IL-16、sCD163、BAFF和FABP4，它们与肾脏转录组或组织病理学程序相关联。最强的尿液-肾脏趋同涉及IFN信号传导与趋化因子介导的免疫运输，其次是巨噬细胞相关炎症与纤维化重塑。总体而言，这些特征与生物标志物支持将尿液分析作为纵向监测与精准肾脏病学的补充性微创策略。

研究背景方面，狼疮性肾炎（LN）是系统性红斑狼疮（SLE）最严重的表现之一，影响约40–60%的患者，是全球慢性肾脏病、肾纤维化及终末期肾病的主要贡献因素。尽管免疫抑制治疗与生物制剂取得显著进展，LN仍表现出明显的临床异质性、多变的治疗反应及显著的长期发病率。当前诊断与预后方法仍严重依赖肾活检，而肾活检具有侵入性、易受采样偏倚影响、难以纵向重复，且无法完整捕捉肾内免疫动态的空间与时间复杂性。常规尿液评估虽为临床评价肾脏受累的重要组成部分，但不能直接表征LN异质性肾内病理背后的细胞与分子过程。LN包含由免疫复合物沉积、补体激活、先天与适应性免疫失调、内皮损伤及足细胞功能障碍等不同贡献所致的异质性肾脏表现，重复活检研究记录了增殖性与非增殖性模式之间高达70%病例的偏倚，临床与组织学反应也可能分离。因此需要非侵入性技术以实现基线与纵向监测。尿液因可重复采集且可能直接捕捉肾脏与泌尿道释放的细胞与分子产物而特别有吸引力。近年来单细胞RNA测序（scRNA-seq）、单核RNA测序（snRNA-seq）及空间转录组学的进展改善了对LN免疫病理学的理解，这些研究为识别具有纵向转录监测价值的尿液信号现状及绘制趋同性肾内通路铺平了道路。研究人员开展了一项系统性范围综述，旨在表征尿液转录组特征反映LN肾内免疫景观的程度，主要标准包括使用scRNA-seq、snRNA-seq及空间分辨转录组技术的人类LN研究，尿液转录组、蛋白质组及生物标志物研究在可与自身肾活检来源的转录组或组织病理学证据比较时作为补充证据层纳入。研究得出，尿液分子谱部分反映LN中生物学相关的肾内表达基因与程序，最强证据支持IFN信号与趋化因子介导的免疫运输，其次是巨噬细胞相关炎症重塑，适应性免疫、内皮及纤维化相关程序也有体现但尿液证据较不直接。该综述的主要贡献在于区分了直接转录组一致性与更广泛的生物学趋同，基于当前证据，尿液转录组分析应被视为肾活检的补充而非组织病理学分类的分子替代物。其意义在于为纵向监测与精准肾脏病学提供了补充性微创策略的证据基础，并为生物标志物开发与治疗靶点提供了转化假设。研究方法方面，研究人员遵循Arksey与O'Malley提出并经Levac等完善的範圍综述框架，报告结构与筛选方法遵循PRISMA-ScR，采用Population–Concept–Context（PCC）框架，于2026年8月27日系统检索PubMed/MEDLINE与GEO Datasets，PubMed/MEDLINE作为主要文献来源，GEO作为仓库验证层用于评估公开数据集的可及性、可重复性及转化效用，57条GEO记录在生物学研究层面合并，经与PubMed语料交叉核对并应用预设纳入标准后额外纳入两项研究。纳入标准为分析人类LN并使用scRNA-seq、snRNA-seq或空间转录组学，或具有肾脏转录组、单细胞、细胞参考或组织病理学整合的高通量尿液蛋白质组/生物标志物研究；排除缺乏单细胞或空间转录组方法学、仅分析批量RNA测序而无单细胞整合、聚焦非LN肾脏疾病或缺乏与人类转录组数据直接比较的动物研究。所有PubMed/MEDLINE文章经标题与摘要筛选后进行全文资格评估，由两名评审独立评估研究设计、生物隔室、分析方法及与尿液-肾脏分子关系的相关性。为避免对尿液-肾脏一致性的过度解读，研究将证据分为四层：Tier I（直接一致性）为分析并比较人类尿液与肾脏单细胞转录组的研究；Tier II（生物标志物与分子整合）为测量尿液蛋白或生物标志物并将其发现与不同组织样本或队列获得的肾脏转录组数据相关联的研究；Tier III（肾脏机制转录组学）为缺乏尿液评估但分析转录组方法聚焦LN机制分子、调控与通路理解的研究；Tier IV（支持性、转化性与背景性证据）为综述、方法学框架、系统性或PBMC基础研究、计算资源及实验或转化研究。生物学程序按尿液代表性三个定性水平分类：强、中-强或中等，分类基于四项考虑：直接尿液-肾脏转录组一致性的存在、代表性研究数量与队列独立程度、转录组/蛋白质组/细胞因子/生物标志物研究间的一致性、尿液与肾内生物过程间可信细胞或分子联系的可得性。研究结果方面，5.1纳入文献概览：PubMed/MEDLINE检索识别109条记录，经标题/摘要筛选排除56条，检索53份报告，全文评估后排除2项，PubMed来源51项研究，GEO筛选贡献2项额外合格研究，最终证据集为53项研究；Tier I包含1项直接配对尿液-肾脏转录组研究，Tier II包含9项补充性尿液分子或生物标志物整合研究，Tier III包含35项肾脏机制转录组研究（含2项GEO来源研究），Tier IV包含8项支持性、转化性或背景性研究。5.2尿液数据与分析技术：尿液数据由方法学不同的平台生成，包括Arazi等的配对尿液scRNA-seq、Skopnik等的尿液scRNA-seq联合TCR/VDJ分析、Fava等与Vanarsa等的大规模及靶向尿液蛋白质组学、Li等的邻近延伸分析蛋白质组学、Itotagawa等的BAFF生物活性测定及Zhang等与Titus等的预设尿液蛋白测量如sCD163、MPO和PR3，这些方法分析不同分子层包括尿液免疫细胞转录组、可溶性蛋白、细胞因子/趋化因子及功能生物活性。纵向随访仅部分研究提及，Fava等进行治疗随访期间系列尿液测量，Wu等、Gartshteyn等、Lee等、Su等及Hu等在设定间隔内评估治疗反应、 flare相关或治疗后免疫状态。5.3转录组技术揭示的分子、组织病理学与治疗背景：Fava等报告增殖性LN尿液免疫激活高于纯膜性LN，尿液IL-16、CD163和TGF-β1与组织学活动相关且IL-16在临床反应期间下降；Der等识别增殖性疾病更强的炎症与I型IFN相关肾小管程序并将基线IFN与纤维化特征与治疗结果关联；Wu等、Gartshteyn等及Danaher等报告与疾病活动、治疗状态或临床表型相关的分子差异；Su等提及基线肾小球CD68+巨噬细胞浸润较高与1年临床反应改善相关，Kim等识别治疗无反应LN中增强的肾小管上皮-间质转化程序。除炎症外，多项研究识别与慢性肾损伤相关的分子程序：Der等将肾小管干扰素与细胞外基质转录状态与组织学慢性度及治疗反应关联，Tao等发现肾脏ANXA1表达与慢性度指数、肾小球硬化及间质纤维化相关，Hoover等证明肾内髓系细胞状态随组织学慢性度升高而持续重塑，Raparia等识别与非适应性纤维化重塑相关的独特空间巨噬细胞-肌成纤维细胞相互作用，Cheng等识别涉及CD163+巨噬细胞与CD10+PC+上皮细胞的增强肾小球脂质过氧化与铁死亡相关损伤，Kim等将特征为COL3A1、TNC和PDGFRA的肾小管上皮EMT程序与治疗无反应关联。5.4尿液-肾脏分子趋同与致病轴：基于分层的分类显示仅一项直接配对尿液-肾脏转录组研究但存在大量肾脏单细胞与空间研究支持通路趋同，Arazi等提供主要Tier I证据将直接尿液免疫细胞转录组与肾内IFN信号、巨噬细胞应答程序、趋化因子运输及细胞毒性免疫状态关联，Fava等提供补充Tier II证据将尿液蛋白质组与肾脏单细胞转录组关联发现涉及的肾内炎症程序，Zhang等发现补充髓系证据将尿液sCD163与平行增殖性组织病理学及肾内CD163+巨噬细胞关联，Skopnik等使用尿液单细胞转录组与T细胞受体（TCR）分析表征活动性LN期间尿液隔室内的活化CD8+ T细胞。额外生物标志物分析与肾脏转录组研究在三个反复出现的生物学轴上揭示趋同关系：IFN引发的炎症、趋化因子介导的免疫运输及巨噬细胞相关炎症与纤维化重塑。5.5尿液-肾脏分子关系的解剖学解释：综合识别三个主要解剖学尿液-肾脏分子关系：肾小球，炎症损伤与细胞外基质重塑促成结构与纤维化信号；肾小管间质隔室，主要以IFN信号、趋化因子介导运输、巨噬细胞活化及适应性免疫应答为特征；尿液隔室，可溶性介质、细胞外基质产物及脱落免疫细胞提供间接反映LN肾内病理过程的微创要素。5.6干扰素为中心的炎症程序：I型与II型IFN活化代表最反复出现的尿液-肾脏分子炎症程序，Der等将IFN诱导特征定位于肾小管上皮细胞并与蛋白尿、IgG沉积及组织学变化关联，Arazi等证明肾内免疫群体间IFN信号转录状态增加且同样可在尿液免疫细胞中识别，一致的尿液-肾脏转录组特征为IFIT1、IFIT3、IFI44、MX1和OAS1及部分调控组分包括IFNGR1、STAT1和STAT3；Fava等识别与肾内CD8+ T细胞浸润及炎症活动相关的尿液IFN-γ诱导趋化因子，Wang等识别富集IRF7、ISG15和IFIT1转录本并与浆细胞样树突状细胞空间相关的ISG-T细胞。5.7趋化因子介导的免疫运输：免疫运输构成尿液-肾脏趋同分析的第二主轴，Arazi等、Mysore等、Rahman等及Zhang等识别主要由CXCL9/CXCL10–CXCR3/CXCR4通讯网络介导的趋化因子程序与炎症白细胞及浆母细胞募集入肾组织相关，其他尿液研究将IL-16和CXCL10与肾内炎症及T细胞丰富浸润关联、MCP-1/CCL2作为与单核/巨噬细胞募集相关的候选信号，邻近延伸蛋白质组学联合单细胞参考图谱识别ICAM-2、FASLG、FABP4、IGFBP2、SELE和TNFSF13B/BAFF作为与髓系、淋系及内皮程序相关的鉴别性尿液标志物。5.8巨噬细胞重编程与纤维化相关重塑：髓系细胞似乎代表从炎症到组织重塑的转变，Mysore等追踪CCR2+CX3CR1+炎性单核细胞向组织浸润巨噬细胞分化，Wei等识别巨噬细胞为中心的IFN通讯网络，Tao等表征与mTOR/FABP4信号及纤维化相关的ANXA1+SPP1+巨噬细胞，Tang等识别肾小球隔室内的APOE+单核细胞，Su等发现较高的肾小球CD68+巨噬细胞浸润与治疗反应相关；Mou等识别CM2巨噬细胞群体作为与上皮活化及纤维化相关的促炎通讯应答，Lv等显示肾脏支持ANGPTL3–MSR1足细胞-巨噬细胞轴且MSR1在肾小球巨噬细胞中富集，功能实验证明巨噬细胞对ANGPTL3的干扰素偏向应答，Cheng等识别CD163+组织浸润巨噬细胞中铁死亡相关损伤。结构重塑与不同程序相关：Mou等描述的COL6A3相关转录组程序、Wong等报告的CD44相关炎症与纤维化变化、Raparia等描述的巨噬细胞-肌成纤维细胞网络及空间分析中描述的从PDGF相关早期病变向TGF-β驱动的细胞外基质沉积转变。5.9内皮-髓系与空间炎症程序：Qing等发现肾小球内皮细胞BMPR2表达增加并将C5a相关BMPR2信号与内皮活化及巨噬细胞分化关联，Titus等将肾小球内皮稀疏与HIF-1α+ CD68+巨噬细胞、CD66+中性粒细胞、增强的NET形成及肾脏病理活动关联且活动性LN尿液MPO和PR3较高，Celia等识别丰富的异质性PR3+髓系细胞主要位于肾小管间质且肾小球内PR3+细胞在增殖性LN中富集并与组织学活动相关，Casella等独立证明免疫细胞轨迹尤其髓系群体的空间组织与密度可将人类LN解析为不同机制炎症状态。5.10尿液-肾脏免疫景观整合：整合证据表明尿液证据的程度与性质在不同肾内生物学程序中存在差异，IFN与趋化因子介导的免疫运输具有最强的直接尿液代表性（Tier I），巨噬细胞相关炎症重塑与纤维化/ECM重塑也显示趋同，适应性免疫活化通过尿液免疫细胞转录组、TCR分析及指向BAFF的证据显示尿液代表性，内皮-髓系微血管损伤在肾组织中强支持但通过ICAM-2、SELE、MPO和PR3在尿液中较间接体现。讨论部分总结：转录组一致性证据稀缺（1项研究）与更广泛程序趋同证据具有重要意义，因为即使直接配对转录组证据稀缺，第二层证据（Tier II）研究仍提供由纵向数据、治疗注释及补充技术支持的稳健分子与网络景观；主要目标并非获得完美一一对应或识别完全验证的趋同分子程序，尿液发现当趋同于相同肾内生物学程序或通路时可能具有信息价值，即使尿液与肾组织间无直接分子匹配；治疗候选物与通路需要来自肾组织或实验系统的功能证据，尿液发现单独不能确立治疗可靶向性或经验证的替代生物标志物，但可作为提出新转化问题的基础；综述识别的分子靶点属于生物学连贯的程序，IFIT1、IFIT3、IFI44、MX1和OAS1是干扰素刺激转录本共同反映由尿液-肾脏一致性支持的IFN相关细胞程序，ANXA1/SPP1巨噬细胞状态与ANGPTL3–MSR1轴代表与炎症及纤维化重塑相关的髓系程序，COL3A1、TNC和PDGFRA与细胞外基质重塑及基质活化相关；这些发现不应被解释为经验证的尿液生物标志物而是可与尿液发现比较的肾内病理程序；尿液分析可作为补充组织病理学监测炎症活动及识别免疫募集或重塑过程的信息工具，该区分在治疗期间也重要因为尿液变化也可能反映药效学效应及疾病活动变化。治疗相关性方面，BAFF/TNFSF13B是映射到潜在可操作治疗网络的程序之一，Li等识别尿液BAFF/TNFSF13B信号并映射到肾脏细胞程序，Itotagawa等提供支持LN肾脏BAFF生物学的额外证据，BAFF/BLyS通路通过belimumab药理抑制代表狼疮既定治疗靶点；不同研究还发现不同治疗关联如IFN相关信号、ANXA1–mTOR–FABP4巨噬细胞重塑、SAP+ T外周辅助细胞、BCMA靶向CAR-T治疗及PIK3CA–AKT–mTOR信号，这些关系可作为未来前瞻性研究的转化假设。尿液采样、分析变异与治疗相关局限方面，可溶性尿液蛋白分析常受尿液稀释、储存、冻融循环及缺乏肌酐归一化浓度影响，尿液单细胞转录组学较少依赖尿液稀释或肌酐归一化但对细胞回收、处理延迟、冷冻保存、活力及RNA降解更敏感；Arazi等使用标准化尿液细胞沉淀与冷冻保存进行尿液单细胞转录组分析，Fava等分析尿液蛋白并将尿液细胞与上清分离、可溶组分储存于?80 °C并在与肾脏单细胞转录组比较前进行肌酐归一化测量；免疫抑制治疗可导致生物学变异因为尿液信号可受治疗暴露改变，未来研究必须考虑所有干扰因素。方法学考虑与未来展望方面，该系统范围综述为转录一致性与通路趋同相关的转录组证据映射设计，提供LN的概念性最新景观，通路与分子模式非正式代表且未做正式诊断建议或偏倚风险评估，PubMed/MEDLINE为主要文献来源、GEO为补充仓库验证层，鉴于仅一项研究提供配对尿液-肾脏转录组证据（Tier I），未来研究应优先配对纵向尿液-肾脏采样。结论部分翻译：该研究证明尿液分子谱部分反映LN中生物学相关的肾内表达基因与程序，最强证据支持IFN信号与趋化因子介导的免疫运输，其次是巨噬细胞相关炎症重塑，适应性免疫、内皮及纤维化相关程序也有体现但其尿液证据在本设计内较不直接或更间接；该综述的主要贡献是区分直接转录组一致性与更广泛生物学趋同，仅一项研究提供配对尿液-肾脏转录组证据而九项研究将尿液信号与肾脏转录组或组织病理学参考数据关联并有额外研究提供机制或转化支持；基于当前证据，尿液转录组分析应被视为肾活检的补充而非组织病理学分类的分子替代物，其潜力将由未来使用配对纵向采样、标准化分析前程序及整合转录组-蛋白质组方法并配合适当实验验证的研究更好地界定。