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导语 今天给同学们分享一篇生信文章“CD8 tissue-resident memory T cells induce oral lichen planus erosion via cytokine network”这篇文章发表在Elife期刊上影响因子为7.7。 结果解读
单细胞RNA测序揭示了具有不同临床亚型的OLP的细胞组成
为了研究口腔扁平苔藓OLP的细胞组成和全面的转录效应作者对NEOLPNEOLPn 3和EOLPEOLPn 2进行了单细胞RNA测序scRNA-seq。最终的数据集包括46,377个细胞每个细胞平均含有1743个基因。使用统一流形逼近和投影UMAP进行可视化发现了47个不同的细胞亚型图1A并将其注释为8个主要细胞类型图1B。尽管NEOLP和EOLP之间的T细胞比例没有显著差异但T细胞仍然是EOLP中的主要细胞比例。令人惊讶的是尽管T细胞是OLP的标志性细胞但在EOLP-2中的细胞比例最低为47.47%而NEOLP-3病例中的T细胞比例最高为71.93%。细胞组成分析还显示EOLP中B细胞和髓系细胞的比例增加图1CD。作者对髓系细胞的分析发现了一些有趣的发现。作者观察到中性粒细胞在EOLP中明显更丰富于NEOLP图1—附图1AB。同样地与非早期口腔扁平苔藓NEOLP相比浆细胞样细胞pDC在晚期口腔扁平苔藓EOLP中也更常见。然而NEOLP中的髓样细胞mDC数量较EOLP更高图1—附图1A–D。进行GO分析后作者发现EOLP中的中性粒细胞在防御反应和细胞因子产生的正调控方面显著富集图1—附图1E。 CD8 Trm细胞的细胞比例在EOLP中增加了
OLP的典型病理表现是T细胞在上皮下层的带状浸润。目前大多数观点认为OLP是由T细胞介导的免疫相关性疾病。因此作者接下来进一步分析了T细胞群体。
由于NK细胞和T细胞也是来源于淋巴样祖细胞因此NK细胞和T细胞在发育上更为接近成熟的NK细胞在激活后会表达CD3T细胞的特征基因而成熟的NK细胞的细胞毒性反应与CTL类似Abel等2018。因此在最初的研究中将T细胞和NK细胞一起纳入形成单独的NK细胞和T细胞群体而NK/T群体在研究数据中占据了大部分被测序的细胞。随后通过进一步聚类将NK/T细胞群体的基因分为了总共23个细胞亚群图2—附图1A、B。在进一步使用标记基因对NK/T细胞亚群进行注释后描述了六个大的细胞亚群NK细胞、CD8 T细胞、CD4 T细胞、CD4 CD8 T细胞、CD8 Trm细胞和CD4 CD8 Trm细胞图2A、B。 CD8 Trm细胞的免疫功能在EOLP中被激活
为了进一步探索T细胞的功能本研究表明在CD4 T细胞亚群中炎症反应基因LTB显著活跃而引导免疫细胞迁移到炎症部位的CCL4、CCL4L2和CLL5在CD8 Trm和CD8 T细胞亚群中被激活后者的表达更为明显抑制细胞增殖的基因BTG1在CD4 CD8 T和CD4 CD8 TRM亚群中显著表达图2D和图2—附图1C。
作者的研究还探讨了不同T细胞亚群产生促炎细胞因子的情况。作者观察到CD8 T细胞亚群相比其他亚群GZMK基因的表达显著增加该基因已知对靶细胞的细胞毒性和诱导凋亡起到贡献作用。此外特别是CD8 Trm细胞相比其他亚群GZMA、GZMK、TNF、PRF1等与炎症因子相关的基因表达水平更高。这可能导致了OLP临床表现的恶化图2E。
进一步分析NEOLP和EOLP之间显著不同的基因表达发现与MHC I类分子稳定性和抗原呈递密切相关的B2M以及调节免疫细胞功能和炎症的HIF1A在EOLP中显著表达。此外EOLP还表达了一些与Trm细胞分化和功能相关的标记物包括CD69、IL7R、CD7、FOS等图2—附图2A附表1a。
为了研究EOLP和NEOLP中CD8 Trm细胞的差异作者进行了差异表达分析并发现在EOLP中CD8 Trm亚群中CD69、GNLY可以发挥细胞毒性作用以及多个与促炎因子相关的基因如GZMB、IFNG、TNF和PRF1显著增加。这些发现表明与NEOLP相比EOLP中CD8 Trm的活性可能显著增强图2—附图2B附表1b。
GO富集分析表明EOLP中CD8 Trm差异表达基因(DEGs)与NEOLP相比在正调节细胞因子产生、T细胞活化调节和细胞活化正调节等途径中富集显著图2F。这表明EOLP中CD8 Trm亚群与NEOLP亚群相比具有不同的状态和表达并且可能具有更活跃的状态和更强的细胞因子产生能力。伪时分析还表明CD8 Trm细胞可能代表OLP中T细胞分化和发育的终末状态之一图2G这可能与其临床表现有着深刻的关系。 空间转录组学揭示CD8 Trm细胞紧邻口腔扁平苔藓的上皮并且其产物可能诱导上皮侵蚀并促进疾病的发展
细胞类型、细胞之间的相对位置以及细胞群体的基因表达水平共同决定了生物组织中它们的功能。为了研究正常口腔黏膜和口腔扁平苔藓OLP之间的空间异质性作者对正常口腔黏膜n 2、非增生性OLPn 3和增生性OLPn 1进行了空间转录组学ST分析。
该研究中的组织覆盖范围从NEOLP-1的最低296个点到NEOLP-3的最高965个点而每个样本的捕获因子范围为2869至3884。首先作者使用角蛋白来表征上皮的基底层。正常口腔黏膜和NEOLP具有完整的上皮而一些NEOLP样本显示出萎缩和变薄的上皮而其他样本则显示出增生和增厚。在EOLP中可以看到组织左侧的上皮完整而右侧的上皮缺失图3A。 队列研究证实了CD8 Trm细胞的关键基因与OLP的侵蚀和过程密切相关
为了客观地阐明口腔扁平苔藓OLP侵蚀的分子机制作者建立了一个由40名参与者组成的临床队列这些参与者经过临床表现和病理诊断确认。临床队列的基本信息如表1所示。本研究包括40名OLP患者其中NEOLP组有15名女性和12名男性EOLP组有8名女性和5名男性。NEOLP组的平均年龄为30.07 ± 11.34岁EOLP组的平均年龄为45.08 ± 12.86岁。NEOLP组有7名吸烟患者和9名饮酒患者EOLP组有2名吸烟患者和3名饮酒患者。NEOLP组的VAS评分平均为1.41 ± 0.89EOLP组的VAS评分平均为2.46 ± 1.391。NEOLP组的病程平均为14.85 ± 27.932个月EOLP组的病程平均为14.85 ± 27.932个月。两组临床信息之间没有显著差异。 通过差异基因分析发现在NEOLP和EOLP中CD8 Trm细胞的多个核心因子和效应细胞因子或其受体转录因子的表达包括ITGA1、LITAF、SKIL等以及与之相关的免疫因子受体如TNFRSF6B、IL17RA和IFNAR1在EOLP中显著增加而在NEOLP中较低图4A、B。 CD8 Trm细胞可能通过分泌活性细胞因子参与OLP的侵蚀
免疫荧光实验证实NEOLP和EOLP中存在CD8 Trm细胞。EOLP中的CD8 Trm细胞含量明显高于NEOLP。从位置上可以看出CD8 Trm细胞大多靠近基底层。在NEOLP中基底膜基本完整零星的T细胞进入上皮层而在EOLP中CD8 Trm细胞明显积聚在糜烂的上皮下数量明显高于NEOLP并且在某些地方黏膜上皮基底膜不清晰更多的T细胞进入黏膜上皮层其中一些是CD8 Trm细胞图5A-D。 总结
作者的研究有两个限制。首先作者没有对正常口腔黏膜组织进行单细胞RNA测序以探索CD8 Trm细胞在口腔扁平苔藓发病机制中的作用。其次由于目前没有口腔扁平苔藓的动物模型涉及CD8 Trm细胞的细胞共培养模型可以在进一步研究中提供更多证据。尽管存在这些限制作者的发现支持CD8 Trm细胞在口腔扁平苔藓的疾病过程中起到了重要作用并且是其临床表现恶化的关键因素。
