《Brain Sciences》：Single-Cell Analysis of Brain Arteriovenous Malformations Reveals Pro-Angiogenic Myeloid Programs
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背景/目的：脑动静脉畸形（bAVMs）是复杂的脑血管病变，具有较高的颅内出血风险，但血管重塑的生物学机制尚未完全阐明。随着越来越多的证据表明炎症过程参与血管重塑和bAVMs进展，本研究旨在以单细胞分辨率表征人bAVMs免疫微环境的细胞组成，并识别与血管新生和细
背景/目的：脑动静脉畸形（bAVMs）是复杂的脑血管病变，具有较高的颅内出血风险，但血管重塑的生物学机制尚未完全阐明。随着越来越多的证据表明炎症过程参与血管重塑和bAVMs进展，本研究旨在以单细胞分辨率表征人bAVMs免疫微环境的细胞组成，并识别与血管新生和细胞外基质重塑相关转录程序的免疫细胞群。方法：分析了来自5例人bAVM样本和5例对照脑标本的公开可获取的单细胞RNA测序数据。经过质量控制和数据整合后，基于典型标志基因表达对免疫细胞类型进行注释。为评估与血管重塑相关的生物学过程，研究人员使用基于秩次的基因集评分（UCell）对来自分子特征数据库（MSigDB）的预定义血管新生和细胞外基质重塑相关基因集的表达进行量化，并跨细胞群计算得分。在样本水平上使用Wilcoxon秩和检验评估bAVM与对照样本之间的差异。对于每种免疫细胞类型，计算每个生物样本的平均UCell得分并进行组间比较。为校正跨细胞类型的多重比较，使用Benjamini–Hochberg方法调整p值。结果：质量控制后，共分析46,360个免疫细胞。与对照组织相比，bAVMs中淋巴样细胞（活化T细胞和CD8 T细胞）和髓系细胞（M1样巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞）的比例呈数值升高趋势。血管新生相关转录活性在髓系细胞中最高，且在bAVMs中显著增加，尤其在M1样巨噬细胞（UCell得分0.22 vs. 0.13）、树突状细胞（0.16 vs. 0.10）和单核细胞（0.20 vs. 0.15）中，而增殖性CD8 T细胞得分较低（0.04 vs. 0.05；四种细胞调整后p = 0.040）。细胞外基质相关程序在髓系细胞群中呈现相似但较弱且不显著的模式（例如单核细胞、树突状细胞、小胶质细胞样细胞；调整后p = 0.09）。结论：研究人员的发现识别出髓系细胞，特别是M1样巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞，是bAVMs中与血管新生相关的重要免疫细胞群。这些发现强调了免疫驱动血管重塑在bAVMs病理生理学中的潜在作用。
以下是根据论文主体部分总结的解读文章（约1500汉字）：
**研究背景与问题**
脑动静脉畸形（bAVMs）是先天性脑血管结构异常，常伴随颅内出血风险，其病理生理机制涉及渐进性血管重塑，包括促血管生成信号和细胞外基质（ECM）重组。尽管炎症被认为是血管重塑的重要驱动因素，但既往研究多基于组织整体分析，无法解析免疫细胞亚群的异质性及其转录状态。因此，哪种特定免疫细胞类型与bAVMs中的血管新生和ECM重塑最密切相关，仍不清楚。单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术为高分辨率解析复杂血管病变中的免疫异质性和功能状态提供了可能。本研究旨在通过单细胞转录组分析，表征人bAVMs免疫微环境的细胞组成，并识别与血管新生和ECM重塑相关转录程序的特定免疫亚群。论文发表在《Brain Sciences》。
**主要技术方法**
研究人员利用公开的scRNA-seq数据集，该数据集来源于5例人bAVM样本和5例对照脑标本（来自癫痫患者颞叶切除术）。通过质量控制（过滤低质量细胞和双细胞）、Harmony整合去批次效应、Seurat无监督聚类，基于典型标志基因表达注释免疫细胞类型。采用UCell评分法量化来自分子特征数据库（MSigDB）的血管新生和ECM重塑基因集的转录活性，并在样本水平使用Wilcoxon秩和检验及Benjamini–Hochberg多重比较校正进行组间差异分析。
**研究结果**
**3.1 单细胞分析揭示人bAVMs免疫细胞组成**
质量控制后保留46,360个免疫细胞，通过无监督聚类和注释识别出13种免疫细胞群，包括淋巴样（T细胞、B细胞）和髓系（单核细胞、M1样和M2样巨噬细胞、树突状细胞、小胶质细胞样细胞）群体。标志基因热图和特征图证实了细胞类型特异性转录程序。
**3.2 bAVMs与对照脑组织的免疫细胞组成比较**
与对照相比，bAVM样本中活化T细胞（8.0% vs. 1.9%）、M1样巨噬细胞（12.0% vs. 7.7%）、CD8 T细胞（12.1% vs. 9.6%）、树突状细胞（5.2% vs. 3.0%）和单核细胞（7.9% vs. 6.7%）的平均比例更高，其中活化T细胞差异最大（Δ=+6.1%，p=0.012），但多重校正后不显著。提示bAVMs中免疫景观向髓系和活化淋巴样细胞偏移。
**3.3 血管新生和ECM重塑相关转录程序在髓系细胞中富集并在bAVMs中升高**
血管新生UCell评分显示，髓系细胞（单核细胞、M1样和M2样巨噬细胞、小胶质细胞样细胞、树突状细胞）的得分显著高于淋巴样细胞，表明血管新生相关转录活性主要集中在髓系区室。在bAVM vs. 对照中，M1样巨噬细胞（0.22 vs. 0.13）、单核细胞（0.20 vs. 0.15）和树突状细胞（0.16 vs. 0.10）的得分显著升高，而增殖性CD8 T细胞得分降低（0.04 vs. 0.05），四种细胞均达到完全分离，调整后p=0.04。M2样巨噬细胞也呈升高趋势（0.16 vs. 0.09），但未达统计学意义（调整后p=0.056）。ECM重塑评分在髓系细胞中较高，单核细胞、小胶质细胞样细胞和树突状细胞在bAVMs中呈现更高得分，但多重校正后不显著（调整后p=0.09），提示ECM相关变化可能更异质性。
**讨论与结论**
讨论部分指出，本研究通过单细胞转录组分析揭示了bAVMs免疫微环境的特征，表明髓系细胞（特别是单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞）是血管新生相关转录程序的主要载体，并可能通过促血管生成因子和ECM重塑酶参与异常血管维持。研究局限性包括样本量小、数据集有限、基因集规模小（血管新生19个基因，ECM重塑8个基因）、对照组织来自癫痫患者可能本身存在炎症，以及未纳入破裂或未治疗bAVM的血管构筑特征等。结论部分翻译如下：
**结论：** 本研究提供了人bAVMs免疫微环境的单细胞转录组特征。血管新生和ECM相关转录活性主要集中在髓系细胞群体，尤其是单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞。这些发现提示髓系免疫细胞可能在bAVMs的特征性血管重塑过程中发挥重要作用。
