繼續(xù)我們的單細(xì)胞客戶文章解讀！近日，上海交通大學(xué)施曉婧博士、羅龍龍、王繼先博士為論文的共同第一作者，Won-Suk Chung教授、湯耀輝教授和楊國源教授為論文的共同通訊作者，在Nature communications?(IF: 14.919)?期刊發(fā)表了關(guān)于不同卒中類型的反應(yīng)性膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的突觸吞噬相關(guān)成果，揭示了小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞在不同卒中類型中介導(dǎo)突觸吞噬的差異性，針對(duì)不同腦損傷病理階段，開發(fā)精準(zhǔn)有效治療策略，將大大改善腦血管病的預(yù)后。歐易生物提供了該項(xiàng)目單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序和分析相關(guān)工作，并特別致謝了歐易生物祖啟東和巴永兵在分析中提供的幫助，下面我們一起學(xué)習(xí)這篇文章的具體內(nèi)容。??

? 基本信息??

材料：?健康小鼠腦、缺血性腦卒中小鼠腦、出血性腦卒中小鼠腦

期刊：Nature Communications

發(fā)表時(shí)間：2021年11月26日

方法：歐易生物10x?Genomias scRNA-seq、免疫熒光、條件性基因敲除等技術(shù)

? 研究結(jié)果??

卒中（stroke）在全世界范圍內(nèi)都是一種高致死高致殘的疾病，嚴(yán)重危害了人類的生命健康。近年來，臨床上應(yīng)用藥物溶栓和機(jī)械取栓治療急性缺血性卒中，患者死亡率大幅降低，但存活的患者卻存在不同程度的神經(jīng)功能障礙。闡明神經(jīng)功能障礙的分子病理機(jī)制，改善卒中病人預(yù)后，是全世界正在努力攻克的一個(gè)科學(xué)難題。

本研究主要探索小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞?(microglia/macrophage) 和星形膠質(zhì)細(xì)胞?(astrocyte) 在缺血性卒中和出血性卒中修復(fù)階段的突觸吞噬情況。利用缺血性腦卒中?(MCAO) 和出血性腦卒中?(ICH) 小鼠模型，作者發(fā)現(xiàn)兩種膠質(zhì)細(xì)胞在缺血性腦卒中?(ischemic stroke) 模型小鼠中介導(dǎo)突觸吞噬，導(dǎo)致突觸丟失影響了疾病預(yù)后；而在出血性腦卒中?(hemorrhagic stroke) 模型小鼠中只有小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞介導(dǎo)突觸吞噬，星形膠質(zhì)細(xì)胞無明顯作用。MEGF10和MERTK通路可介導(dǎo)突觸吞噬過程，為探究腦卒中后MEGF10和MERTK通路如何介導(dǎo)該過程，作者通過條件性基因敲除MEGF10和MERTK基因等技術(shù)證明了反應(yīng)性膠質(zhì)細(xì)胞是通過MEGF10/MERTK吞噬通路對(duì)膠質(zhì)增生區(qū)域的突觸前膜和后膜進(jìn)行吞噬，并且發(fā)現(xiàn)MEGF10/MERTK吞噬通路可以影響腦卒中的預(yù)后。

Figure 1. 缺血性和出血性腦卒中膠質(zhì)增生區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞突觸吞噬差異

由于星形膠質(zhì)細(xì)胞在出血性腦卒中與缺血性腦卒中表現(xiàn)出不同的吞噬特征，為探究這一現(xiàn)象，作者對(duì)健康小鼠、出血性腦卒中與缺血性腦卒中小鼠腦進(jìn)行了scRNA-seq。scRNA-seq結(jié)果顯示了健康和腦卒中小鼠整體基因表達(dá)譜的差異?(Fig. 2a)。對(duì)于星型膠質(zhì)細(xì)胞，相比缺血性腦卒中，作者在出血性腦卒中篩選出135個(gè)差異下調(diào)基因?(p＜0.05，F(xiàn)C≥1.5)，對(duì)這些基因進(jìn)行了GO和KEGG功能富集，根據(jù)FC篩選出TOP 20差異下調(diào)基因進(jìn)行熱圖展示，在其中發(fā)現(xiàn)許多吞噬相關(guān)基因如Hspa1a、 Vim、Mt1 (Fig. 2b)。兩類腦卒中的星形膠質(zhì)細(xì)胞中也檢測到了MEGF2和MERTK的表達(dá)?(Fig. 2c)。GO和KEGG富集結(jié)果顯示，在出血性腦卒中的星形膠質(zhì)細(xì)胞中，與吞噬相關(guān)的生物學(xué)過程以及與吞噬囊泡和突觸結(jié)構(gòu)相關(guān)的細(xì)胞成分通路與功能顯著下調(diào)?(Fig. 2d)。

作者對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行亞型分析，將細(xì)胞分為2個(gè)不同的亞群?(Fig. 2e)，并通過小提琴圖展示不同亞群的marker基因以及相應(yīng)的功能特征?(Fig. 2f)。在星形膠質(zhì)細(xì)胞的亞型中發(fā)現(xiàn)subtype 3在缺血性腦卒中細(xì)胞占比接近20%，而在出血性腦卒中細(xì)胞占比卻不足2%?(Fig. 2e)，作者推測星形膠質(zhì)細(xì)胞subtype 3可能導(dǎo)致了星形膠質(zhì)細(xì)胞在不同腦卒中類型中發(fā)揮不同的作用。因此，作者對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞subtype 3的881個(gè)marker基因?(p＜0.01)?進(jìn)行GO和KEGG富集，發(fā)現(xiàn)富集到許多突觸修剪相關(guān)過程以及細(xì)胞中豐富的突觸結(jié)構(gòu)和溶酶體相關(guān)功能?(Fig. 2g)，表明與缺血性卒中相比，出血性卒中后介導(dǎo)突觸吞噬的星形膠質(zhì)細(xì)胞亞群數(shù)量明顯降低。

Figure 2. scRNA-seq揭示缺血性腦卒中與出血性腦卒中星形膠質(zhì)細(xì)胞吞噬相關(guān)基因表達(dá)差異

?結(jié)論?

1. 小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞在不同腦卒中類型中具有不同的突觸吞噬特征；

2. 腦卒中膠質(zhì)細(xì)胞可通過MEGF10和MERTK介導(dǎo)突觸吞噬；

3. scRNA-seq分析發(fā)現(xiàn)了與缺血性卒中相比，出血性卒中后介導(dǎo)突觸吞噬的星形膠質(zhì)細(xì)胞亞群數(shù)量明顯降低。

?參考文獻(xiàn)?

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27248-x

END

單細(xì)胞技術(shù)支持部? 撰文

本文系歐易生物原創(chuàng)

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