单核转录组分析揭示了心肌梗死后可能与浦肯野纤维相关的重塑程序

《BMC Cardiovascular Disorders》：Single-nucleus transcriptomic analysis identifies a putative Purkinje fiber-associated remodeling program after myocardial infarction

　　

摘要

背景

浦肯野纤维的重塑可能诱发梗死后室性心律失常，但受损人类心肌中罕见的与传导相关的肌细胞状态至今尚未被完全阐明。我们用TsPF来指代过渡态浦肯野纤维，这是一种通过肌细胞重聚分析得到的、具有中间转录表型的研究特异性过渡态浦肯野纤维亚群。在此研究中，“过渡态”指的是观察到的表达表型；其时间进展、谱系转换以及解剖学上的定位则需要进一步的证据。

方法

我们对Kuppe等人报告的人类心肌梗死图谱进行了二次分析。所分析的发现矩阵源自29个单核RNA测序文库，这些文库代表了20名个体（4名供体对照组和16名心肌梗死患者）的28份组织样本。在完成质量控制并使用Seurat/Harmony工具进行整合后，我们对心室肌细胞进行了重新聚类。随后对PF/TsPF标注、MiloR分析、高维加权基因共表达网络分析（hdWGCNA）、scMetabolism分析、以浦肯野纤维为基准的伪时间分析以及CellChat分析进行了评估，同时明确了丰度检测、描述性分子模式和基于模型的假说之间的区别。

结果

经过质量控制的矩阵包含172,522个细胞核和28,122个基因。所有MiloR邻域的空间错误发现率都至少为0.05。在显示的比较中，心肌梗死组与对照组相比，组织样本层面的TsPF与成熟浦肯野纤维的比例更低（未调整的Wilcoxon检验P值=0.0345）；部分组织来自同一供体，而“成熟浦肯野纤维”指的是被标记为浦肯野纤维的细胞群。通过β=5的参数设置，hdWGCNA分析出了九个不同颜色的模块；其中蓝色的模块包含1,050个基因，包括NT5C、ITPA、GUK1和ADSS1。被标记为TsPF的细胞核表现出更高的核苷酸代谢评分（平均对数2倍变化值为0.9982；经Bonferroni校正后的P值为4.63×10^-27，为细胞水平比较结果）。CellChat网络分析显示，对照组与心肌梗死组之间的推断相互作用数量分别为1,191和805，整体作用强度分别为0.095和0.027；这些数值属于模型输出的结果，而非针对不同供体的差异性检测结果。

结论

这项二次分析确定了一个可能与浦肯野纤维相关的转录重塑程序，值得进一步研究。经过空间错误发现率校正后，丰度检测的结果仍为阴性，而共表达、代谢、排序及信号传递方面的分析则为基于假说的后续研究提供了候选方向。要明确TsPF这一独特状态及其功能意义，还需要通过独立的、考虑供体差异的、从空间/组织学、分子学及电生理学角度进行的验证。