脓毒症中表达PCED1B的初始CD4+T细胞的保护作用及机制研究

《Chinese Medical Journal》：Protective role of PCED1B-expressing naive CD4+ T cells in sepsis

基于单细胞与批量转录组学，结合孟德尔随机化（MR）分析，本研究发现初始CD4+T细胞比例降低是脓毒症发生与28天死亡风险增加的重要因素。其中，PC-酯酶域包含蛋白1B（PCED1B）是关键中介基因，其表达上调与降低脓毒症死亡风险存在强因果关联（OR=0.64， P<0.001）。实验验证表明，PCED1B+初始CD4+T细胞可通过MIF-(CD74+CD44/CXCR4)轴与免疫细胞互作，并调节脓毒症中的多种代谢途径，为开发新的免疫治疗策略提供了潜在靶点。

　　

背景

脓毒症是由感染引发的、危及生命的器官功能障碍，是全球健康面临的重大挑战，发病率和死亡率居高不下。由于其病理生理机制复杂，早期诊断和治疗面临困难。免疫失调在脓毒症发展中扮演着关键角色，而T细胞，特别是初始CD4⁺T细胞的耗竭与脓毒症的免疫抑制状态密切相关。然而，其中具体的分子机制和因果关联尚不完全明确。本研究旨在通过整合多组学数据和多方法学分析，鉴定可用于脓毒症诊疗的有效生物标志物和治疗靶点。

方法

本研究采用了一种综合性的研究策略。首先，利用公开的单细胞RNA测序（scRNA-seq）和批量RNA测序数据，分析了健康对照与脓毒症患者外周血中的免疫细胞图谱，特别关注了初始CD4⁺T细胞的比例变化，并鉴定了与之相关的枢纽基因。随后，应用孟德尔随机化（MR）分析及MR-贝叶斯模型平均（MR-BMA）算法，探究了这些枢纽基因与脓毒症发生及预后的因果关系。为了验证和深入探索潜在靶点的作用机制，研究还进行了单细胞类型表达分析、细胞间通讯检测、代谢组学评估，并收集临床样本，结合体内（小鼠盲肠结扎穿孔[CLP]模型）和体外实验进行研究。

结果

单细胞转录组分析揭示，与健康对照相比，脓毒症患者外周血中初始CD4⁺T细胞显著减少。通过整合分析，研究从初始CD4⁺T细胞中鉴定出33个关键基因。MR分析证实，初始CD4⁺T细胞在总CD4⁺T细胞中的比例升高，与脓毒症发生风险（OR=0.90）及脓毒症相关28天死亡风险（OR=0.75）的降低存在因果关联。在这33个基因中，PC-酯酶域包含蛋白1B（PCED1B）基因的表达与脓毒症28天死亡率存在极强的负向因果关联（OR=0.64, P<0.001）。批量RNA测序数据进一步验证了PCED1B在脓毒症患者中的表达下调，且高表达PCED1B的患者生存期更长。中介分析表明，PCED1B介导了初始CD4⁺T细胞比例对脓毒症死亡风险的保护作用。

临床样本和动物实验验证了PCED1B在脓毒症患者和小鼠的初始CD4⁺T细胞中表达上调。机制研究显示，表达PCED1B的初始CD4⁺T细胞（PCED1B⁺CD4⁺T细胞）与不表达的细胞（PCED1B^-CD4⁺T细胞）在功能和互作上存在显著差异。PCED1B⁺细胞主要通过巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）信号通路与单核/树突状细胞（通过MIF–[CD74⁺CD44]轴）以及B细胞/浆母细胞（通过MIF–[CD74⁺CXCR4]轴）发生强相互作用。代谢分析发现，PCED1B⁺细胞显著富集于嘌呤代谢、丙酸代谢、N-聚糖生物合成、甘油磷脂代谢及谷胱甘肽代谢等通路。体外实验发现，过表达PCED1B会改变炎症因子白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-10（IL-10）的表达模式。

讨论

本研究通过多组学整合分析，首次系统揭示了初始CD4⁺T细胞在脓毒症中的保护作用，并鉴定出PCED1B是关键的功能介质。PCED1B⁺初始CD4⁺T细胞通过MIF通路与固有免疫和适应性免疫细胞进行广泛通讯，并影响脓毒症中的多个关键代谢过程，这可能是其发挥保护作用的潜在机制。PCED1B作为一种新的、与脓毒症预后强相关的生物标志物，为未来开发基于T细胞的免疫疗法或靶向PCED1B的治疗策略提供了新的思路和潜在靶点。

结论

本研究阐明了PCED1B与初始CD4⁺T细胞在脓毒症中的相互作用网络，证实了PCED1B在脓毒症中的保护性角色及其作为预后生物标志物的潜力。这些发现为深入理解脓毒症的免疫病理机制，以及开发针对性的免疫治疗新策略奠定了重要的理论基础。