《Frontiers in Immunology》：PBMC transcriptomic signatures reflect immune dynamics and disease activity in psoriatic arthritis
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本综述通过系统性转录组学分析，阐释了银屑病关节炎(PsA)患者外周血单个核细胞(PBMCs)中反映疾病状态、活性及治疗应答的分子特征。研究发现PsA相较于健康对照(HC)和仅有银屑病(PsO)的患者，存在独特的免疫、血管、代谢及凝血补体通路扰动，为理解PsA的系统性免疫病理机制提供了整合框架。
银屑病关节炎(PsA)是一种慢性免疫介导的炎症性疾病，常累及关节、附着点并与皮肤银屑病共存。它正日益被视为一种与代谢失调、内皮功能障碍和心血管风险升高相关的系统性疾病。尽管治疗有所进展，但早期诊断、患者分层和疾病监测仍面临挑战，这反映了PsA的异质性以及缺乏能够捕捉其动态免疫状态的分子标志物。当前的研究模型强调了IL-23/IL-17轴、活化T细胞、抗原提呈细胞以及先天-适应性免疫串扰的作用。新出现的证据也涉及代谢重组、基质激活和血管异常。然而，这些知识大多来源于对孤立组织（如滑膜或皮肤）的研究或局限于单一疾病状态的横断面分析。虽然具有参考价值，但此类研究仅提供了伴随PsA进展和治疗应答的系统性免疫景观的局部视图。
外周血单个核细胞(PBMCs)是一个实用且临床可及的细胞区室，能够反映循环免疫扰动。然而，基于PBMC的PsA转录组学研究仍然有限，通常侧重于与健康对照的比较，很少有分析纳入PsO作为比较组或考察疾病活动性和治疗诱导的变化。为了弥补这些不足，本研究对多种PsA疾病状态（活动期、缓解期以及治疗前后配对样本）下的PBMCs进行了整合转录组学分析，并将这些谱与来自PsO患者和健康对照的谱进行了比较。通过差异表达、功能富集和蛋白质-蛋白质相互作用分析，该研究旨在描绘PsA谱系中的系统性免疫和代谢扰动，并表征与疾病活动性和治疗调节相关的转录特征。
研究方法
本研究招募了14名符合银屑病关节炎分类标准(CASPAR)的PsA患者，均为新诊断且治疗初治。同时纳入了5名年龄和性别匹配的、无关节炎临床或影像学证据的皮肤银屑病(PsO)患者以及5名健康对照(HC)。通过密度梯度离心法分离PBMCs，进行RNA提取、文库构建，并在Illumina NovaSeq 6000平台上进行RNA测序(RNA-seq)。数据分析包括质量控制、比对、基因定量和标准化。进行了四项预设比较的差异表达分析：PsA对HC、PsA对PsO、活动期对缓解期PsA、以及治疗前对治疗后配对PsA样本。差异表达基因(DEGs)定义为|log2倍数变化(FC)| > 1且错误发现率(FDR) < 0.05的基因。进行了基因本体(GO)、京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析和基因集富集分析(GSEA)以识别富集的生物学过程和通路。利用STRING数据库构建了蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络，并使用Cytoscape进行可视化分析枢纽基因。此外，通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)在一个独立的队列中对选定的差异表达基因进行了实验验证。
研究结果
PsA患者特征
共纳入14名PsA患者，平均年龄42.36±8.94岁，所有患者均以皮肤银屑病为首发表现。根据疾病活动指数(DAPSA)评分，9名患者(64.29%)为活动期(PsAa)，5名(35.71%)为缓解期(PsAn)。临床表型包括寡关节炎、多关节炎、中轴型PsA和远端指间关节炎。
PsA与健康对照：炎症激活与代谢重编程
与HC相比，PsA患者PBMCs中鉴定出3412个DEGs，包括1175个上调和2237个下调转录本。GO富集分析显示，富集的生物学过程以适应性免疫激活相关通路为主，包括抗原结合和T细胞受体复合物组织。KEGG通路分析显示，在代谢功能类别中，代谢通路(ko01100)代表了最大的基因集，氧化磷酸化(ko00190)、嘌呤代谢(ko00230)、碳代谢(ko01200)和氨基酸生物合成(ko01230)也显著富集，表明PsA中存在协调的代谢和生物能量程序重组。GSEA进一步证实了免疫和代谢信号级联的激活，包括T细胞受体信号、Th17分化、NF-κB、PI3K、MAPK、VEGF以及细胞因子-细胞因子受体相互作用通路。多个代谢通路，如不饱和脂肪酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢以及鞘脂通路，均显示出显著富集，强调了PsA发病机制中免疫激活与代谢重塑之间的相互作用。qRT-PCR分析独立验证了LY96、S100A4和CAPG基因在PsA患者中相对于HC显著上调。
PsA与仅有银屑病(PsO)：独特的免疫与凝血特征
与PsO患者相比，PsA患者表现出30个上调和19个下调基因。GO富集分析揭示了与细胞外区域活性、血小板α颗粒、纤溶酶原激活物、纤维蛋白原复合物、凝血和纤维蛋白凝块形成相关的生物学过程显著富集。KEGG通路分析发现，补体和凝血级联反应在PsA中显著上调，同时抗坏血酸和醛糖酸代谢、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、醚脂代谢以及半胱氨酸和蛋氨酸代谢等多个代谢通路存在差异富集。这些发现共同突出了PsA中超越皮肤炎症的系统性免疫和血管激活，与仅限于皮肤的银屑病相比，其转录差异强化了PsA作为一个独特临床和免疫病理实体的观点。
活动期与缓解期PsA：疾病活动性相关的分子特征
比较活动期(PsAa)和缓解期(PsAn)PsA患者的PBMCs转录组，鉴定出74个显著上调和5个下调基因。GO富集分析显示，PsAa中血管生成、细胞粘附和迁移相关生物学过程被强烈激活。在细胞组分域，DEGs富集于质膜、细胞表面和细胞外区域，与炎症细胞运输增加一致。蛋白质结合成为主导的分子功能类别。KEGG通路分析揭示了多个促炎和免疫调节通路的协调上调，包括PI3K-Akt、Hippo、IL-17、PPAR信号通路以及补体和凝血级联反应。同时，观察到了广泛的代谢重组，涉及糖胺聚糖生物合成（角质素硫酸盐）、鞘糖脂生物合成以及烟酸和烟酰胺代谢。PPI网络分析确定了关键枢纽节点，包括CDH5、KDR、VWF和SERPINE1，突出了内皮激活和血管生成信号。这些转录组改变共同描绘了PsA活动期一种协调的免疫代谢激活状态，其特征是炎症信号增强、血管扰动和代谢重塑。
治疗前与治疗后：转录组逆转与通路抑制
对4名PsA患者治疗前后的PBMCs进行配对转录组分析显示，治疗后出现了1697个上调和641个下调基因。GO富集分析显示，治疗后血管生成和细胞粘附相关生物学过程显著下调。在细胞组分类别中，被抑制的基因富集于细胞外空间、细胞外基质和细胞区域。在分子功能域，下调的条目包括细胞外基质结构成分、钙离子结合、整合素结合和丝氨酸型内肽酶活性。KEGG通路分析显示，PI3K-Akt、Rap1、凝血级联、以及粘着斑、细胞外基质组织和细胞表面受体相互作用等几个在PsA病理生物学中涉及的关键通路被一致下调。研究进一步检查了在PsA与HC比较中表现出差异表达、并在治疗后表达发生逆转的基因。其中，1352个基因在治疗后显示出向基线（健康样）方向的逆转，包括233个在PsA中上调、治疗后下调的基因，以及1119个在PsA中下调、治疗后表达升高的基因。功能富集分析显示，在PsA中上调并在治疗后下调的基因主要富集于免疫相关过程，包括补体激活、体液免疫反应和炎症信号通路。而在PsA中下调并在治疗后恢复的基因则富集于与细胞骨架组织、细胞粘附和钙信号相关的通路。此外，研究还重点关注了在治疗相关逆转DEGs集合中的代谢相关基因。其中，28个代谢相关基因表现出治疗相关的逆转趋势，其表达变化方向与PsA和HC之间的基线差异方向相反。具体而言，在PsA中相对于HC下调的基因治疗后表达增加，而在基线时上调的基因治疗后表达降低。这28个基因中，23个在治疗后上调，包括AMY2B、CSAD和PLCB2；5个基因在治疗后下调，如GLUD2、GSTO1和ALG10。这些观察结果突出了代谢转录程序的部分恢复。
讨论
本研究整合了四项互补的转录组学比较，以描绘不同疾病状态下的系统性免疫改变。与健康个体相比，PsA PBMCs表现出广泛的转录改变，适应性免疫反应、抗原提呈和T细胞介导的通路显著激活，并伴随着氧化磷酸化、脂肪酸利用和氨基酸代谢的富集。PsA与仅有银屑病的比较揭示了一种独特的系统性受累模式，与细胞外基质组织、血小板激活、纤维蛋白溶解、凝血和补体通路相关的基因在PsA中更为显著，强调了血管和止血改变的存在。疾病活动性与额外的转录改变层相关，活动期PsA表现出血管生成、细胞粘附、白细胞运输和细胞外基质重塑相关基因表达增加，PI3K-Akt、MAPK、IL-17和补体/凝血通路的富集反映了活动期疾病中炎症和基质激活的汇聚。纵向分析揭示了治疗后显著的转录组可逆性，许多活动性相关基因向基线表达方向转变，同时血管生成、细胞外基质重塑、补体/凝血级联反应和炎症信号通路减弱。这四项比较共同揭示了几个一致的主题：外周免疫激活是PsA跨临床状态的一致特征；在区分PsA与PsO时，血管和凝血通路显著凸显，表明超越了皮肤炎症的系统性受累；代谢重塑在多项比较中出现，表明PsA中存在持续的免疫代谢状态转变；治疗部分逆转了这些改变，突显了外周免疫特征的动态性质。
局限性
本研究存在若干局限性。样本量，特别是PsO和HC组，相对较小，可能限制统计功效和普遍性。虽然探索了公开可用的PBMC转录组学数据集，但疾病异质性和数据处理差异导致基因重叠有限，无法进行稳健的跨数据集验证。并非所有分析都针对潜在混杂因素进行了调整，这可能导致一些观察到的转录组差异或通路改变部分反映了未考虑的混杂因素而非疾病特异性效应。转录水平的改变未在蛋白质或功能水平上得到确认。PBMCs可能无法完全捕捉PsA核心的滑膜或附着点过程。治疗异质性可能影响纵向观察结果。
结论
总之，这项多维转录组学分析提供了关于PsA在健康、疾病活动性和治疗状态下系统性免疫和代谢改变的整合视图。研究结果增强了对PsA循环炎症模式的理解，并为未来的机制和转化研究奠定了基础。
