腹主动脉瘤(AAA)被定义为腹主动脉肾下段的永久性扩张，动脉瘤破裂有着极高的死亡率。AAA的发病机制是多因素的，包括血管平滑肌细胞凋亡、外膜中细胞外基质降解，以及主动脉壁内炎症细胞浸润。在动脉瘤形成和扩展过程中，免疫细胞起着至关重要的作用。例如，巨噬细胞在组织损伤早期和炎症性主动脉微环境的形成中不可替代，抑制巨噬细胞浸润可以减轻AAA小鼠模型中的主动脉壁破坏和动脉瘤扩张。这些发现表明，明确AAA组织中炎症细胞的分布和变化具有重要意义。

2024年7月19日，浙江大学蔡哲钧、阜外医院宋伸、宋江平及杭州师范大学杨劲等团队在Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology上发表了题为“Single-cell RNA Sequencing Deconstructs the Distribution of Immune Cells within Abdominal Aortic Aneurysms in Mice”的研究论文，分别描述了每种炎症细胞类型对AAA发展的影响，并研究了它们在疾病进程中的关系。这将有助于未来发现AAA诊断和治疗的新靶点。

首先，研究者们通过对小鼠腹主动脉瘤(AAA)模型中的免疫细胞进行单细胞转录组分析，识别出七种不同的免疫细胞亚型。小鼠模型在术后7天或14天取样，并通过Seurat包进行多步分析，区分出26个亚群，进一步整合为9个细胞簇。研究发现AAA组中CD45阳性免疫细胞显著增加，尤其是单核细胞/巨噬细胞、树突状细胞和中性粒细胞。为了区分组间的基因表达差异，研究人员在免疫细胞中鉴定了几种特异性表达的基因，并在特征图和小提琴图中展示了这些基因的表达情况。利用RNA速度分析，研究人员有效地绘制了AAA组织中免疫细胞的发育轨迹，并通过SCENIC分析揭示了不同时间点的细胞群体中关键调控因子的活动情况。结合这些参数与调控因子特异性评分，研究突出了几个关键调控因子在特定细胞群中的重要作用(图1)。

图1. 七种CD45⁺细胞群得以从小鼠腹主动脉瘤组织分离并进行分析

深入研究炎症细胞在AAA发病机制中的作用时，研究人员过滤了集成数据集中的免疫细胞，并利用特定的细胞表面标志物对这些细胞进行分类。结果表明，与正常主动脉相比，AAA组的单核细胞显著浸润，通过基因表达热图展示了这些亚群的特征。研究进一步鉴定了五种不同的巨噬细胞亚群，并分析了它们在AAA微环境中的生物学行为(图2)。

图2. 单核细胞/巨噬细胞谱系在腹主动脉瘤和假手术主动脉样本之间表现出异质性

T细胞在AAA组织中表现出显著的异质性，研究人员分离并注释了10种T细胞亚型。研究显示，AAA中的T细胞主要包括Naive CD4+、辅助T细胞、调节性T细胞和Th17细胞等亚型。通过流式细胞术验证了在第7天，活化的CD4+ T细胞比例高于第14天(图3)。

图3. 腹主动脉瘤引起活化CD4+和CD8+ T细胞的扩增

树突状细胞(DCs)在AAA和对照组之间也存在显著差异。研究鉴定了五种不同的DC亚群，其中cDC1亚群在AAA中的比例显著增加。这些亚群在AAA形成后迅速扩展，并在微环境中发挥重要作用，参与免疫应答和炎症反应(图4)。

图4. 腹主动脉瘤组织与假手术组织之间的树突状细胞亚型差异

研究还鉴定了参与AAA病理过程的其他免疫细胞亚型，如中性粒细胞和B细胞。通过消除污染和低质量细胞，研究人员分离出了五种不同的中性粒细胞亚群，并分析了它们的发展轨迹和差异表达基因。结果显示，中性粒细胞在AAA中的发育过程具有显著的分阶段特征(图5, 图6)。

图5. 在弹性蛋白酶诱导后，腹主动脉组织中的中性粒细胞簇发生变化

图6. 腹主动脉瘤相关的炎症将4种不同的B细胞亚群招募到微环境中

为了揭示炎症细胞之间的调控路径，研究人员应用CellChat分析，对小鼠单细胞测序数据进行分析，确定了不同时间点AAA组织中的细胞间相互作用。结果表明，炎症细胞在AAA诱导后的相互作用不断增加。通过多重免疫组化验证了人类动脉瘤组织中的相似发现，进一步支持了这些免疫细胞在AAA发病机制中的重要作用(图7)。

图7. CellChat分析鉴定了腹主动脉瘤中的免疫细胞相互作用通路

综上所述，该研究通过单细胞转录组分析，深入解析了小鼠腹主动脉瘤中免疫细胞的多样性和动态变化。研究揭示了七种不同的免疫细胞亚型，并阐明了它们在AAA病理过程中的关键作用。巨噬细胞和T细胞在AAA中的显著扩展和功能异质性，为理解AAA的发病机制提供了新的视角。通过SCENIC和CellChat等分析工具，研究还揭示了调控因子网络和细胞间相互作用，为AAA的潜在治疗策略提供了新的研究方向。这些发现不仅增强了对AAA免疫环境的理解，也为未来的临床干预提供了宝贵的参考。

浙江大学医学院附属第二医院心内科袁振博士为本文第一作者。浙江大学医学院附属第二医院蔡哲钧教授、中国医学科学院阜外医院宋伸、宋江平教授及杭州市第二医院杨劲教授为本文共同通讯作者。上述工作得到了国家自然科学基金面上项目、中国医学科学院医学科学创新基金研发计划的资助。

原文链接：

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/ATVBAHA.124.321129