前言

膿毒癥可導(dǎo)致多器官功能障礙，尤其是心臟。而炎癥是膿毒癥心肌損傷的主要原因，這使得研究人員積極探索能夠有效抑制膿毒癥引發(fā)心臟炎癥的策略，以減少心肌損傷并改善心臟功能。當(dāng)前，已有文獻(xiàn)報(bào)道迷走神經(jīng)刺激可以減少膿毒癥引起的心肌損傷，提高生存率；此外，低水平耳屏刺激 (LL-TS) 可以促進(jìn)心肌梗死患者的血流并減少再灌注損傷。然而，尚無關(guān)于 LL-TS 是否可用于預(yù)防和治療膿毒癥心肌功能障礙的文獻(xiàn)。

作者對(duì)空白對(duì)照組、假手術(shù)組、疾病模型組和疾病治療組的小鼠心臟進(jìn)行10× Genomics高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，鑒定了與心臟功能障礙相關(guān)的巨噬細(xì)胞，探究它們?cè)谀摱景Y引起的心肌功能障礙中的作用，并確定 LL-TS 在改善膿毒癥期間心臟功能的功效。簡而言之，低水平的耳屏刺激可以通過將心臟單核細(xì)胞促分化為 M2 巨噬細(xì)胞來改善膿毒癥引起的心肌功能障礙。

2022年10月15日，湖南省兒童醫(yī)院肖政輝教授、盧秀蘭教授團(tuán)隊(duì)，于Oxidative Medicine and Cellular Longevity（IF：7.310）發(fā)表了關(guān)于小鼠膿毒癥單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組（scRNA-seq）的最新研究成果。

基本信息

期刊：Oxidative Medicine and Cellular Longevity

影響因子：7.310

發(fā)表年月：2022年10月

材料：對(duì)照組（Control）、假手術(shù)組（Sham）、膿毒癥組（CLP）和膿毒癥治療組（CLP+LL-TS）小鼠的新鮮心臟樣本

方法：10x Genomics高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

研究結(jié)果

1. 低水平耳屏刺激對(duì)左心室功能的影響

超聲心動(dòng)圖結(jié)果顯示，四組小鼠之間的基線測(cè)量值相當(dāng)。此外，在盲腸結(jié)扎和穿刺術(shù)后 12 小時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)膿毒癥組的 LVEF（左室射血分?jǐn)?shù)） 和 LVFS（左室短軸縮短率） 顯著低于對(duì)照組和假手術(shù)組。然而，與膿毒癥組相比，LL-TS 治療顯著改善了小鼠的 LVEF 和 LVFS。

2. 單細(xì)胞測(cè)序描繪了膿毒癥小鼠心臟細(xì)胞圖譜

為了揭示膿毒癥治療過程中心臟細(xì)胞的變化特征，作者對(duì)空白對(duì)照組、假手術(shù)組、膿毒癥組和膿毒癥治療組小鼠的新鮮心臟樣本進(jìn)行10× Genomics單細(xì)胞測(cè)序。結(jié)果表明，共有 11 種主要細(xì)胞類型，包括巨噬細(xì)胞、B 細(xì)胞、心肌細(xì)胞、樹突細(xì)胞 (DC)、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、粒細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和 T-自然殺傷 (T-NK) 細(xì)胞。

3. 膿毒癥治療過程中的巨噬細(xì)胞的分布及分化

對(duì)四組細(xì)胞進(jìn)行CD45篩選和測(cè)序質(zhì)控過濾，對(duì)心臟巨噬細(xì)胞進(jìn)行降維聚類和富集分析。經(jīng)過質(zhì)控過濾后，分別來自對(duì)照組、假手術(shù)組、膿毒癥組和膿毒癥治療組的 3978、3101、1850 和 3512 個(gè)巨噬細(xì)胞被用于后續(xù)分析。結(jié)果顯示，膿毒癥組的巨噬細(xì)胞簇與膿毒癥治療組的巨噬細(xì)胞簇有顯著差異。膿毒癥組主要包含cluster 4 和 9，而膿毒癥治療組則主要包括cluster 3 和 7。

膿毒癥治療組中標(biāo)記有 Mrc1/Cd206 和 Cd163 的 M2 巨噬細(xì)胞的分布高于膿毒癥組，表明 LL-TS 在膿毒癥中的分布能促進(jìn)心臟M2巨噬細(xì)胞極化，抑制心臟炎癥。

對(duì)膿毒癥組和膿毒癥治療組的巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞亞群進(jìn)行 Pseudotime 分析。巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞亞群的擬時(shí)序軌跡顯示，在膿毒癥治療組中單核細(xì)胞分化為 M2巨噬細(xì)胞；而在膿毒癥組中， M2巨噬細(xì)胞的數(shù)量隨著時(shí)間的推移而減少。

此外，膿毒癥治療組 CD163 和 Mrc1 表達(dá)水平呈上升趨勢(shì)，而膿毒癥組呈下降趨勢(shì)。

4. LL-TS治療減少膿毒癥小鼠的心臟炎癥

作者觀察到膿毒癥小鼠心臟組織中IL-1 β的表達(dá)水平顯著高于假手術(shù)組和對(duì)照組，且膿毒癥治療組中 IL-1 β表達(dá)水平顯著低于膿毒癥組。這些發(fā)現(xiàn)表明，LL-TS可以顯著減少膿毒癥小鼠的心臟炎癥。

5. LL-TS治療增加心臟α 7nAChR 表達(dá)和巨噬細(xì)胞

免疫熒光結(jié)果顯示，LL-TS治療顯著增加了小鼠心臟和巨噬細(xì)胞中α 7nAChR 的表達(dá)，表明 LL-TS可能通過激活心臟膽堿能抗炎通路改善膿毒癥引起的心功能不全。

6. LL-TS治療可增加心臟乙酰膽堿的分泌

免疫組化結(jié)果顯示，LL-TS治療使得心臟和耳廓乙酰膽堿酯酶染色呈陽性，這表明心臟迷走神經(jīng)末端乙酰膽堿分泌增加，刺激耳屏區(qū)時(shí)存在迷走神經(jīng)分布。

7. 乙酰膽堿可促進(jìn) THP-1轉(zhuǎn)變巨噬細(xì)胞為M2表型

進(jìn)一步使用 0.5? μg /mL、1? μg /mL、2? μg /mL 和 4? μg /mL 乙酰膽堿持續(xù)24小時(shí)刺激 THP-1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不同濃度的乙酰膽堿刺激 THP-1 轉(zhuǎn)變巨噬細(xì)胞為M2表型。

文章總結(jié)

這項(xiàng)研究描繪了對(duì)照組、假手術(shù)組、疾病模型組和疾病治療組的小鼠心臟單細(xì)胞圖譜，證明了低水平的耳屏刺激可能通過將心臟單核細(xì)胞促進(jìn)為 M2 巨噬細(xì)胞來改善膿毒癥引起的心肌功能障礙。

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