《Molecular Immunology》：Vaping reorganizes the pulmonary macrophage landscape into multiple sex-dimorphic microenvironments
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SMaRTspot能够在空间转录组学中实现巨噬细胞极化评分。巨噬细胞对电子烟暴露的反应具有空间组织性和性别二态性。电子烟暴露后的雄性巨噬细胞表现出免疫抑制和纤维化重塑风险。电子烟暴露后的雌性巨噬细胞表现出脂质生物合成重编程且保留细胞身份。无论性别如何，均出现共
SMaRTspot能够在空间转录组学中实现巨噬细胞极化评分。巨噬细胞对电子烟暴露的反应具有空间组织性和性别二态性。电子烟暴露后的雄性巨噬细胞表现出免疫抑制和纤维化重塑风险。电子烟暴露后的雌性巨噬细胞表现出脂质生物合成重编程且保留细胞身份。无论性别如何，均出现共享的跨性别衰老-炎症小体表型。
电子烟暴露长期以来曾被视作可燃烟草的相对安全替代品，但已有证据表明电子烟气溶胶本身即可引起严重肺部病理改变，且电子烟载体液单独暴露即足以诱导肺组织显著的转录重塑。肺泡巨噬细胞是吸入气溶胶后最先接触刺激的细胞之一，也是肺组织炎症与修复反应的核心调控者。既往利用空间转录组学在小鼠模型中观察到电子烟载体液暴露可引起空间组织的转录损伤，包括内皮细胞凋亡、芳香烃受体驱动的外源物应激、支气管周围和血管周围细胞浸润以及广泛脂质代谢紊乱；脂质负载巨噬细胞也被视为电子烟相关肺损伤的病理学标志。然而，巨噬细胞在这些空间转录改变中的具体状态、极化方向及其性别差异尚不清楚。该研究发表在《Molecular Immunology》。
研究人员对公开的小鼠电子烟载体液暴露肺脏空间转录组数据集（GEO accession GSE188805）进行了以巨噬细胞生物学为核心靶点的再分析。该数据集来自电子烟载体液暴露9周后每种性别-条件组合各1只动物的肺组织切片，未开展新的动物实验。主要分析流程包括：按Cd14、Cd68或Adgre1的UMI计数≥1鉴定巨噬细胞相关斑点；利用scVI降维和Leiden聚类识别空间微环境；将SMaRT评分框架改造为SMaRTspot，以聚类水平log
2 fold change替代每样本表达输入，对每个空间微环境独立进行反应性（reactivity）与耐受性（tolerance）极化评分；再基于整理的2311基因巨噬细胞基因宇宙进行聚类水平差异基因表达分析。研究还利用空间自相关分析确认脂质代谢信号主要来源于巨噬细胞富集斑点而非共定位的上皮细胞。样本来源为GSE188805，包含非暴露雄性、非暴露雌性、电子烟暴露雄性、电子烟暴露雌性各1只。
结果部分根据原文四个小节分别总结。
第一，批量巨噬细胞分析显示极化标志物抑制无法被原生SMaRT评分检测。研究人员将所有组织斑点的表达均值作为伪批量表达谱，应用原生SMaRT BoNE评分后发现电子烟暴露组与对照组极化评分几乎一致（反应性-0.122对-0.108；耐受性+0.190对+0.194），均落在生理性耐受范围内。但基因层面检查显示，电子烟暴露肺脏中经典M1和M2标志物广泛下调，M1标志物平均log
2 fold change为-0.32，M2为-0.34，其中Nr4a1、Retnla、Folr2、Timd4等组织定居稳态巨噬细胞标志物抑制最显著。这一矛盾说明批量分析无法充分表征巨噬细胞对电子烟暴露的反应。
第二，空间注释与聚类鉴定巨噬细胞微环境。通过巨噬细胞标志基因鉴定并过滤后，最终得到非暴露雄性261个、非暴露雌性65个、暴露雄性436个、暴露雌性487个巨噬细胞相关斑点。巨噬细胞相关斑点占组织总斑点比例在暴露雄性中明显降低（33.1%）。无监督Leiden聚类在全部样本中鉴定出8个转录上不同的微环境（cluster 0–7）。非暴露雄性和雌性的斑点聚类不可区分，而暴露雄性和雌性各自形成不同的微环境。巨噬细胞特异性基因的相关性分析显示，非暴露聚类间为正相关，而暴露雄性聚类与暴露雌性聚类之间呈现强负相关，表明电子烟暴露将保守的稳态程序替换为性别二态性的转录微环境。
第三，SMaRTspot评分揭示不同微环境的极化状态。非暴露cluster 2为中性稳态（反应性-0.007，耐受性+0.04），cluster 5为对称性共抑制（反应性-0.27，耐受性-0.22）。暴露雄性cluster 1为耐受性升高（反应性+0.09，耐受性+0.33），cluster 4为低反应性（反应性-0.11，耐受性-0.04）。暴露雌性cluster 0近似中性（反应性+0.11，耐受性-0.06），cluster 3为耐受性抑制（反应性-0.11，耐受性-0.26），cluster 6近似中性（反应性-0.008，耐受性+0.03），cluster 7为双轴共升高（反应性+0.19，耐受性+0.12）。雄性cluster 1与雌性cluster 3在耐受轴上的镜像分离（+0.326对-0.258）是最显著的性别二态性极化发现。基因热图进一步显示，表观近似中性的cluster 6和cluster 0实际具有独特的反应性/耐受性基因配置，说明基因层面分析对表征极化轴之外的生物学状态必不可少。
第四，巨噬细胞跨聚类基因表达特征。非暴露cluster 2上调Retnla、Folr2、Cx3cr1、Nr4a1、Cd163，代表组织定居稳态巨噬细胞；非暴露cluster 5上调Nr4a1、Retnla、Ptx3，同时下调Nlrp3、Rsad2、Cxcl9、Ifit2、Ppargc1b，符合生理性免疫静息。暴露雌性cluster 0表现出脂质重编程的替代激活状态，上调Gpd1、Fabp4、Acaca、Pparg、Igf1、Il4i1、Ptger3，并保留Retnla和Folr2；经典泡沫细胞标志物Cd36、Abca1、Abcg1、Plin2无显著变化，提示该脂质合成程序不同于经典泡沫细胞形成。cluster 3呈广泛效应基因抑制，108/140个差异基因下调，但 paradoxically 上调Fcgr1、Lag3、Cxcl10、Ptx3，提示IFN-γ相关检查点异常激活。cluster 7为去抑制的组织定居状态，上调Nlrp3、Cd14、Batf3、Gsdme、Esr1、Ppargc1b，同时下调Lag3、Ido1、Nrp1等耐受性约束基因，并伴随Lmnb1下调，提示炎症小体启动与衰老相关核重塑。暴露雄性cluster 1呈活动性炎症极化和衰老相关纤维化重塑风险，上调Ly6g6d、S100a8、Mmp12、Tlr4、Lox、Cdkn1a、Gdf15，同时下调Retnla、Folr2、Pparg、Esr1、Ciita。cluster 4是数据集中稳态身份丧失最广泛的微环境，146个差异基因中128个下调，Retnla、Folr2、Timd4、Pparg、Cd163效应量最大，同时保留Lox、Mmp12、Spp1、Cdkn1a等损伤信号和衰老相关程序。cluster 6是唯一在暴露雄性和雌性中均出现的微环境，上调Nlrp3、Clec4e、Card9、Tlr4、Cdkn1a、Gdf15、Gsdme、Esr1、Ppargc1b，下调Ciita、Cxcl10、Lag3、Aqp9，代表共享的跨性别衰老相关炎症小体状态。
讨论部分指出，该研究将Esquer等人的原始分析扩展为空间分辨的巨噬细胞聚焦视角，证明电子烟载体液本身即可驱动肺巨噬细胞失调，且不依赖尼古丁。雄性微环境的稳态身份丧失与Ciita和Pparg协同下调一致，可能损害抗原呈递、巨噬细胞存活能力，并降低对邻近基质胶原合成的抑制能力，结合Lox和Mmp12上调，提示纤维化重塑风险。雌性微环境的脂质从头合成程序与替代激活的组织修复表型一致，且与已知载体液成分丙二醇和甘油可作为脂质合成底物的机制相符，不同于EVALI和含尼古丁电子烟研究中的泡沫细胞形成。共享cluster 6的Esr1上调提示雌激素受体可能是巨噬细胞应对吸入性氧化损伤的保守反应，与臭氧暴露后肺巨噬细胞Esr1作为线粒体呼吸和免疫代谢上游调节因子的报道一致。SMaRTspot与差异基因表达分析互为补充，SMaRTspot可在空间上定量比较巨噬细胞极化状态，而基因层面分析能够识别极化轴之外的生物学程序。研究局限性在于每条件仅1只动物，发现属于假说生成性质，需在更大队列中验证。
研究结论可概括为：电子烟暴露与空间组织的、性别二态性的巨噬细胞微环境重编程相关，这种重编程无法通过批量转录组方法察觉。SMaRTspot将已验证的巨噬细胞极化评分扩展到空间转录组学，并揭示相反的性别特异性极化轨迹：雄性呈现IFN-γ反应性和抗原呈递能力抑制，雌性呈现保留稳态身份的脂质重编程替代激活。肺巨噬细胞失调在空间上组织化、深度性别二态化，且对批量方法不可见。仅载体液暴露即与雄性和雌性肺中相反的巨噬细胞重编程通路相关。雄性巨噬细胞微环境显示稳态崩溃、适应性免疫抑制和纤维化重塑风险；雌性巨噬细胞微环境保留稳态身份并具有替代激活的从头脂质合成特征。只有一个微环境在暴露雄性和雌性间共享，该跨性别微环境显示雌激素受体表达增加、衰老相关炎症小体激活，以及抗原呈递和纤维化重塑调控通路抑制。这些发现表明电子烟载体液并非生物学惰性，支持性别差异在电子烟相关肺损伤中的重要性，并证明SMaRTspot空间极化评分能够检测标准转录组方法无法分辨的生物学异质性。
