解放军总医院揭示脓毒症免疫功能失调新机制

近日，解放军总医院医学创新研究部转化医学研究中心姚咏明教授团队在国际重要生物医学期刊《治疗诊断学》（Theranostics）（中科院一区期刊）发表题为《单细胞转录组测序绘制脓毒症免疫细胞时空图谱，揭示保守的树突状细胞调控程序》（Single-cell transcriptome profiling of the immune space-time landscape reveals dendritic cell regulatory program in polymicrobial sepsis）的长篇论著。该研究首次绘制了基于脓毒症状态下多器官多时间点免疫细胞图谱，揭示了一种物种间保守存在的树突状细胞调控程序，为深化对脓毒症免疫功能紊乱发病本质的认识开辟了新途径。

根据最新定义，脓毒症（sepsis）是机体对感染反应失调所致危及生命的器官功能障碍，系急危重症伤员和患者最主要的死亡原因，一直是现代战创伤外科和危重病医学面临的世界性难题。最新的全球疾病负担研究显示，2017年全世界仍有近5000万人罹患脓毒症，并造成了1100万人的死亡，约占全部死亡病例数的五分之一。脓毒症和脓毒性休克发病率高、进展迅速、死亡率高，已成为全球健康损失的主要原因之一，对社会经济发展造成了巨大负担。近年来，脓毒症患者的早期生存率较之前虽有所提高，但总体死亡率及晚期预后仍未得到明显改善，这与长期以来人们对于脓毒症造成机体免疫功能紊乱的确切机制认识不足密切相关。

近年来，学者们注意到机体免疫功能障碍参与了脓毒症的发生发展过程，但其具体分子与细胞机理仍有待阐明。因此，深入探究脓毒症时机体免疫反应失调的机制及病理生理学特点将为进一步设计有效的干预靶点及治疗策略提供重要理论依据。然而由于技术受限等多种原因，目前对于脓毒症免疫反应的临床前研究还停留在对单种免疫细胞的独立研究，而未对整体脓毒症免疫微环境及免疫细胞间相互作用进行更深入细致的探索，使得这些研究的临床转化应用面临重重困难。

单细胞转录组测序作为一种新兴的测序手段，相较传统转录组测序技术拥有更强的分辨能力，能够在单个细胞水平上构建基因表达谱，可精准解析细胞间异质性，从而发现新的细胞亚群，并帮助人们深入了解细胞分化过程中的调控途径。近些年，单细胞转录组测序技术主要应用于肿瘤及干细胞发育等领域，但随着其普及和成本降低，该技术被广泛应用于多种人类疾病的研究之中。

姚咏明教授团队在国家自然科学基金重点项目的资助下，以脓毒症免疫紊乱为研究切入点，采用单细胞转录组测序技术对脓毒症动物模型不同时间点外周血、脾脏和骨髓来源的CD45+细胞进行测序，发现多种免疫细胞亚群在脓毒症发生发展过程中出现明显改变。其中，树突状细胞（DC）的改变尤为显著，且与多种免疫细胞类型存在丰富的相互作用。进一步分析发现，DC亚群中存在一类新的“富含免疫调节分子的成熟树突状细胞”（mregDC），其占比在脓毒症炎症反应亢进阶段显著上调。系列实验结果显示，cDC1及cDC2均可向mregDC分化，相较其他DC亚群，其具有更强的促进CD4+T淋巴细胞增殖能力，并诱导T淋巴细胞向辅助性T细胞2及调节性T细胞亚型分化。结合转录组测序分析发现，mregDC调控程序的启动与IFNGR2-STAT3及TNFRSF-NF-κB信号轴密切相关。此外，该研究利用公开发表的单细胞测序数据，在小鼠急性肾损伤模型及重症新型冠状病毒肺炎患者组织样本中均发现了mregDC的上调，进一步验证了其在不同器官及物种间存在保守性。

基于上述研究结果，并结合团队既往系列工作，姚咏明教授团队提出了脓毒症免疫功能障碍发病机制的新认识：即脓毒症炎症反应亢进状态下，DC亚群中mregDC调控程序被启动，mregDC比例显著升高；上调的mregDC通过调控T淋巴细胞免疫反应，从而使机体恢复免疫反应平衡，并最终缓解脓毒症引起的多器官损伤。这些发现有助于人们深刻理解脓毒症引发免疫功能失调的细胞与分子基础，引领相关领域的科学技术前沿和未来发展方向，将为脓毒症免疫调理策略提供新思想、开辟新路径。（吴珏）