《Briefings in Bioinformatics》：Cross-dataset transcriptomic analyses identify a conserved ENPP2+ macrophage–fibroblast activation axis in hypertrophic cardiomyopathy
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本研究针对肥厚型心肌病（HCM）患者心肌纤维化机制不清的难题，通过跨数据集单细胞转录组与空间转录组分析，结合实验验证，揭示ENPP2+巨噬细胞通过LPA（溶血磷脂酸）介导成纤维细胞活化并分泌COL14A1（XIV型胶原α1链）的关键通路。该发现为HCM纤维化的免疫调控机制提供了新视角，并为靶向治疗开发奠定基础。
肥厚型心肌病（HCM）是一种常见的遗传性心脏病，患者左心室壁异常增厚，全球患病率约0.2%。它是年轻人及运动员心源性猝死（SCD）的主因，而心肌纤维化是SCD的重要风险预测指标。约65%的HCM患者通过心脏磁共振成像（cMRI）晚期钆增强（LGE）技术检测到心肌纤维化，其严重程度与SCD风险正相关。尽管纤维化在HCM中的临床意义明确，但其形成和发展的分子机制尚不清楚，尤其免疫细胞在其中的作用鲜有研究。
为揭示HCM心肌纤维化的调控机制，研究人员整合了多组学生物信息学分析与实验验证，成果发表于《Briefings in Bioinformatics》。研究利用公共数据库中的单细胞核RNA测序（snRNA-seq）和空间转录组数据，结合组织病理学与分子生物学实验，系统探讨了不同基因突变类型HCM样本中免疫细胞与成纤维细胞的相互作用。
关键技术方法包括：
- 1.
跨数据集单细胞转录组分析（涵盖MYBPC3和MYH7突变及非特异性突变HCM样本）；
- 2.
空间转录组技术解析细胞空间分布；
- 3.
伪时间轨迹重构（Monocle 2/3）推断细胞状态转化；
- 4.
细胞间相互作用分析（CellChat）；
- 5.
临床队列血清标志物检测（ATX、sST2、NT-proBNP）；
- 6.
体外巨噬细胞-成纤维细胞共培养模型及ENPP2抑制剂干预实验。
研究结果
巨噬细胞亚群在HCM中的转变
分析显示，HCM患者心肌中巨噬细胞向促炎表型转化，高表达ENPP2（编码自分泌运动因子ATX）。这种转变在MYBPC3和MYH7突变组中一致，且经多数据集验证具有保守性。
HCM中巨噬细胞的激活
巨噬细胞在HCM中呈现明显的活化状态，MP1亚群（促炎型）占比显著升高，而MP2亚群（抗炎型）减少。伪时间轨迹分析表明，HCM巨噬细胞处于活化后期，表达特征基因CCL2升高、CD163下降。
活化巨噬细胞中高表达的ENPP2
ENPP2在MP1巨噬细胞中表达量较健康对照组提升约32倍，且其表达受转录因子RUNX1调控。GO分析显示ENPP2相关代谢过程（如甘油磷脂代谢）显著富集。
多组学分析验证巨噬细胞变化
在独立验证数据集（SCP1303）及空间转录组数据中，HCM巨噬细胞活化表型及ENPP2高表达现象得到重复。空间定位显示ENPP2+巨噬细胞富集于纤维化区域。
活化巨噬细胞对成纤维细胞的潜在调控
细胞相互作用分析提示巨噬细胞与成纤维细胞之间存在以COLLAGEN信号通路为主的交流。HCM中成纤维细胞接收的外部信号增强，特别是胶原相关通路。
HCM中成纤维细胞的激活
成纤维细胞在HCM中显著活化，FB2亚群（活化型）占比上升，表达活化标志物POSTN（骨膜蛋白）升高。伪时间分析显示其向纤维化表型转化。
活化成纤维细胞中高表达的COL14A1
COL14A1在FB2成纤维细胞中表达显著上调，KEGG及GO分析提示其参与细胞外基质组织过程。SMAD1（TGF-β通路下游因子）被鉴定为COL14A1的关键转录调控因子。
多组学分析验证成纤维细胞变化
大规模验证数据集及空间转录组结果一致表明COL14A1高表达现象广泛存在于各类HCM中，且与纤维化区域共定位。
进一步实验验证HCM中的促纤维化机制
组织染色显示HCM纤维化区域CD68+巨噬细胞浸润、ATX及COL14A1表达升高。体外实验证实LPS活化的巨噬细胞通过ENPP2/ATX/LPA轴促进成纤维细胞COL14A1合成，该过程依赖LPAR1-SMAD1信号。
ATX作为HCM患者心肌纤维化评估的潜在生物标志物
临床队列分析显示，血清ATX水平在HCM患者中升高，且与纤维化程度及传统心衰标志物（sST2、NT-proBNP）正相关，提示其作为无创评估工具的潜力。
结论与讨论
本研究通过多维度数据整合与实验验证，首次提出“ENPP2+巨噬细胞-成纤维细胞激活轴”是HCM心肌纤维化的核心机制之一。该通路在不同遗传背景的HCM中高度保守，涉及RUNX1-ENPP2/ATX-LPA-LPAR1-SMAD1-COL14A1级联反应。研究不仅深化了对HCM纤维化免疫微环境的理解，也为开发靶向ATX或LPAR1的抗纤维化疗法提供了理论依据。血清ATX作为潜在生物标志物，有望在未来辅助HCM患者风险分层与治疗评估。
