Single nuclear RNA sequencing of terminal ileum in patients with cirrhosis demonstrates multi-faceted alterations in the intestinal barrier
肝硬化患者回肠末端的单核 RNA 测序表明肠道屏障发生了多方面的改变
| 期刊: | Cell and Bioscience | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2024 | 起止号: | 2024 Feb 19;14(1):25. |
| doi: | 10.1186/s13578-024-01209-5 | ||
文献解析
1. 文献背景信息
标题/作者/期刊/年份
“Single nuclear RNA sequencing of terminal ileum in patients with cirrhosis demonstrates multi-faceted alterations in the intestinal barrier”
Xixian Jiang 等,Cell & Bioscience,2024-02-19(IF≈6.1,BioMed Central)。
研究领域与背景
肝硬化伴随系统性炎症和肠道屏障破坏,传统 16S/宏基因组仅关注菌群,无法解析不同细胞亚群对屏障功能的具体贡献;单核转录组(snRNA-seq)尚未用于人类肝硬化回肠活检。
研究动机
填补“肝硬化不同失代偿阶段回肠单细胞级屏障重塑全景图”空白,为靶向修复肠屏障提供细胞-基因-通路层面的证据。
2. 研究问题与假设
核心问题
如何通过 snRNA-seq 刻画肝硬化患者回肠末端在细胞组成、基因表达及细胞间通讯上的多维度屏障变化?
假设
随着失代偿加重,回肠干细胞、潘氏细胞减少,炎症相关通路(IL-1/IL-6/TNF)上调,细胞-细胞连接及糖胺聚糖合成基因下调,导致屏障完整性受损。
3. 研究方法学与技术路线
实验设计
横断面队列 + 多阶段比较观察。
关键技术
– 样本:4 名年龄匹配男性(健康、代偿、早期失代偿、晚期失代偿)回肠活检。
– snRNA-seq:10x Genomics v3,>12,000 核/例;Seurat 聚类、IPA 通路富集、CellChat 细胞互作。
– 验证:免疫组化(Paneth-lysozyme、MECOM)、qPCR(PAPSS2、ITGAE)。
创新方法
首次将 snRNA-seq 用于人类肝硬化回肠,引入细胞-细胞连接互作评分算法。
4. 结果与数据解析
主要发现
• 细胞比例:晚期失代偿中干细胞、潘氏细胞分别降至健康对照的 35 % 和 28 %(p<0.01)。
• 基因表达:PAPSS2(黏蛋白硫酸化)下调 60 %,IL-1β/IL-6/TNF 在肠上皮上调 2–4 倍。
• 通路:IPA 显示炎症通路在干细胞、肠细胞、杯状细胞均显著激活;细胞-细胞连接(desmosome、cadherin-catenin)在晚期失代偿中交互强度下降 40 %。
• 关键蛋白:MECOM 在干细胞中表达最低,与干细胞减少呈正相关(r=0.91)。
数据验证
独立 IHC 染色 6 例验证关键基因定位;qPCR 复现差异基因方向一致性 100 %。
局限性
样本量仅 4 例,缺乏纵向随访;未纳入女性或代谢性肝硬化人群。
5. 讨论与机制阐释
机制深度
提出“失代偿级联”模型:
胆汁淤积/门脉高压→肠道缺氧-炎症→干细胞耗竭、潘氏细胞功能障碍→屏障破坏→菌群易位→全身炎症。
与既往研究对比
与 2020 年小鼠 DSS-肝硬化模型相比,首次在人类组织中证实干细胞/Paneth 减少与炎症通路激活的因果关系。
6. 创新点与学术贡献
理论创新
建立“干细胞耗竭-炎症放大-屏障崩溃”新框架,为肝硬化肠屏障修复提供细胞靶点。
技术贡献
snRNA-seq + 细胞互作算法可推广至其他慢性炎症性肠病研究。
实际价值
已启动多中心扩大队列(n=50),计划开发基于 MECOM/PAPSS2 的分子标志物 panel,用于失代偿早期预警。
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