《Circulation》：Integrative Molecular Analyses of Inflammatory and Autoimmune Signals in Cardiac Sarcoidosis
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背景：心脏结节病（CS）是一种病因不明、病理表现为非干酪性肉芽肿与心肌保留区域及无肉芽肿纤维化区域混合存在的心肌病。CS可导致心律失常、心源性猝死和心力衰竭。其独特的组织病理学特征及疾病进展的机制尚未阐明。方法：研究人员利用全面的单细胞核RNA测序（snRNA
背景：心脏结节病（CS）是一种病因不明、病理表现为非干酪性肉芽肿与心肌保留区域及无肉芽肿纤维化区域混合存在的心肌病。CS可导致心律失常、心源性猝死和心力衰竭。其独特的组织病理学特征及疾病进展的机制尚未阐明。方法：研究人员利用全面的单细胞核RNA测序（snRNA-seq）和空间转录组分析，对人类CS心脏中保留区、肉芽肿区和纤维化区的细胞组成与基因表达进行了表征。从意外发现的具有重排免疫球蛋白序列的克隆性扩增心脏B细胞出发，研究人员重建了抗体，并筛选了包含人类肽组或微生物及过敏原肽段的文库，以定义CS心脏中的反应性表位。结果：CS组织中具有保留、肉芽肿或纤维化组织病理学的区域在细胞组成和基因表达上存在显著差异。心肌细胞上调了与焦亡相关的致心律失常和炎症小体转录本。心肌细胞和成纤维细胞激活了趋化因子，持续促进髓系和淋巴细胞浸润。肉芽肿中存在大量表达细胞-细胞融合调节因子的巨噬细胞，以及倾斜向Th17的T细胞，后者上调B细胞活化因子（BAFF），从而促进抗体产生。缺乏活动性肉芽肿的纤维化区域表现出三级淋巴结构（TLS），并伴随成熟B细胞和浆细胞的克隆性扩增。由扩增B细胞克隆重建的抗体对微生物和过敏原肽无反应，但对PPL（桥粒斑蛋白）——一种桥粒蛋白——以及心脏细胞表达的其他肽段有反应。结论：CS中进行性的炎症信号由保留心肌区心肌细胞和成纤维细胞中的趋化因子基因、肉芽肿区活化巨噬细胞中的细胞-细胞融合调节因子，以及纤维化区产生患者特异性自身抗体的TLS共同介导。鉴定出PPL作为CS自身抗原，可能解释了CS与心律失常性桥粒蛋白心肌病之间共有的临床表现。CS自身抗原可能构成了这些谜一般组织病理学发现的基础，使疾病持续存在并导致不良预后。揭示CS中的心内体液自身免疫轴为限制肉芽肿形成和B细胞活化提供了具体的治疗机会，从而可能降低心律失常性和进行性功能障碍。平行的分析策略也为定义其他谜一般心脏免疫疾病中的自身抗原提供了可能。
心脏结节病（CS）是一种病因不明、预后不良的炎症性心肌病，其特征是心肌组织内出现随机分布、可缓解和复发的非干酪性肉芽肿。CS是结节病相关死亡的主要原因，但其对免疫抑制治疗、心脏药物和抗心律失常器械的反应欠佳，且无法阻止疾病进展。对CS心肌内细胞和分子机制的理解不足，是导致治疗困境的关键。为了解析这一谜团，研究人员对来自22名CS患者（55%有心外受累）的41块异质性心室组织进行了深入分析。这些组织样本在植入心室辅助装置（7例）、心脏移植（13例）、室间隔切除术（1例）或尸检（1例）时获取，涵盖了左心室游离壁（LVFW）、左心室心尖、室间隔（IVS）和右心室游离壁等部位。研究团队采用多组学整合策略，核心方法包括：利用snRNA-seq对584,846个细胞核进行测序，以定义细胞类型组成和转录状态；应用空间转录组学（10X Genomics Xenium平台）在组织原位分析细胞邻域和空间结构；通过TRUST4算法分析B细胞和T细胞的V(D)J序列，评估克隆性；并合成重组抗体进行噬菌体展示测序（PhIP-seq），以筛选自身反应性靶点。
首先，研究人员基于组织病理学将CS组织分为保留区、肉芽肿区和纤维化区。snRNA-seq分析显示，与正常和扩张型心肌病（DCM）心脏相比，CS心脏的细胞组成发生了显著变化：心肌细胞（CM）丰度大幅下降（CS中占23.2%±2.7% vs 对照组47.7%±2.5%），而纤维母细胞（CS中占23.1%±1.4%）和免疫细胞（淋巴细胞增加6.4倍，髓系细胞增加2.7倍）显著增多。不同区域呈现特异性改变：保留区细胞组成接近正常，但基因表达已出现异常；肉芽肿区心肌细胞极少，淋巴细胞和髓系细胞急剧富集；纤维化区则富含纤维母细胞和持续的免疫浸润。空间转录组学进一步揭示，CS组织中存在由心肌细胞、免疫细胞或纤维母细胞富集的三种不同细胞邻域，且肉芽肿和纤维化区域中免疫邻域的比例显著增加，反映了疾病特异性的炎症微环境。
对心肌细胞的深入分析发现，其在所有CS区域均表现出进行性的转录重塑。包括上调E3泛素蛋白连接酶（如HECTD1、HECTD2、HECTD4），下调ATP产生相关基因，提示能量代谢受损。在电生理方面，心肌细胞下调了CALM2（编码钙调蛋白调节剂）和PERP（编码桥粒蛋白）等基因，同时上调了钾通道基因KCNC1和缝隙连接蛋白基因，这些改变可能共同增加了心律失常风险。此外，心肌细胞（尤其是在肉芽肿和纤维化区）激活了显著的炎症转录程序，上调了IL1RAP、STAT1、NLRC4、NAIP、CASP4/5/8等基因，表明白细胞介素-1（IL-1）信号通路和炎症小体/焦亡途径被激活。纤维母细胞同样参与了CS的病理过程。它们表达促纤维化状态（vFB2，标志基因为POSTN和FAP）和抗纤维化状态（vFB1.2）。在肉芽肿区，纤维母细胞特异性地高表达趋化因子IL16，可能参与募集免疫细胞。此外，产生CCL19的纤维母细胞（vFB1.1）被认为可促进三级淋巴结构（TLS）的形成。
在免疫细胞方面，CS组织中富集了两种特殊的巨噬细胞状态：MP_GPNMB和MP_GPNMB_CHI3L1。后者在肉芽肿区丰度最高，表达GPNMB（修复相关巨噬细胞标志物）、CYP27A1（维生素D3激活酶）、CHI3L1（促炎介质）以及BAFF（B细胞活化因子），并高表达细胞融合所需的DCSTAMP基因，与形态学上的多核巨细胞高度吻合。基因本体分析显示，MP_GPNMB_CHI3L1细胞富集于白细胞募集和活化相关通路。这些细胞可能通过BAFF表达促进自身抗体产生，并通过细胞融合参与肉芽肿形成。淋巴细胞分析（包括通过TRUST4补充的V(D)J序列）揭示了复杂的适应性免疫反应。T细胞中存在表达RORC的Th17样细胞（CD4_T_RORC_RBPJ）和产生BAFF的T细胞亚群（CD4_T_BAFF），后者可能辅助B细胞活化。B细胞则表现出显著的克隆性扩增，尤其在肉芽肿和纤维化区，部分克隆的B细胞数量可达89个，远超对照组。这些克隆发生了体细胞超突变，并能在空间上分离的不同心肌区域内被检测到，表明存在心内播散。
空间定义的免疫微环境分析显示，CS组织中的免疫邻域可进一步分为T细胞邻域、髓系细胞邻域和B细胞邻域。在纤维化区域，B细胞邻域聚集形成了TLS，并通过免疫荧光染色证实了CD20+ B细胞和CD23+ 滤泡树突状细胞的存在。CCL19在髓系邻域高表达，而其受体CCR7在B细胞邻域高表达，且CCR7表达水平与B细胞最大克隆大小显著相关，支持CCL19-CCR7轴在TLS形成和B细胞扩增中的作用。为了明确扩增B细胞克隆的功能，研究人员从5例CS心脏中重建了16种克隆源性抗体。通过PhIP-seq筛选，其中11种抗体对34种不同的人类蛋白具有高免疫反应性，包括之前被报道为其他疾病（如川崎病、副肿瘤性天疱疮）自身抗原的蛋白质，以及细胞骨架和细胞连接相关蛋白。值得注意的是，一种在患者A0090 LV样本中占B细胞6%的抗体（HV55-3），被证实强烈识别并免疫沉淀桥粒斑蛋白（PPL）。PPL是桥粒的组成蛋白，其自身抗体与副肿瘤性天疱疮有关，而CS与致心律失常性桥粒蛋白心肌病具有相似的临床表现。
综合以上发现，研究人员提出了一个CS进展的工作模型：一个未定义的起始刺激引发心肌内髓系细胞浸润，单核细胞分化为表达GPNMB和CHI3L1的巨噬细胞，参与肉芽肿形成，并驱动髓系、T和B细胞的扩增。促炎环境损伤心肌细胞，导致电重构和细胞丢失，进而刺激成纤维细胞活化并扩增细胞外基质。随着炎症信号减弱，肉芽肿消退，纤维化出现，由免疫调节性纤维母细胞和T细胞促进TLS形成、B细胞扩增和免疫球蛋白多样化，包括产生针对心脏蛋白（如PPL）的自身抗体。这些过程共同维持炎症，并推动疾病进展至心力衰竭。
讨论部分总结指出，本研究通过对CS组织进行snRNA-seq、空间转录组学、V(D)J分析和PhIP-seq的综合分析，揭示了驱动这一谜样疾病独特心脏重构的分子和通路。研究明确了CS是一种空间组织化的疾病，由三种不同的组织环境组成，其持续存在依赖于复杂的免疫动力学和实质细胞功能障碍。局部的相互作用对于导致威胁生命的心律失常和心力衰竭的B细胞自身免疫和慢性组织损伤至关重要。研究发现CS中广泛存在电生理基因失调，这可能解释了其心律失常风险的增加。纤维母细胞在CS中扮演了独特角色，既促进炎症也促进纤维化。研究还精细刻画了GPNMB阳性巨噬细胞的两种功能状态，揭示了免疫激活与组织修复之间的平衡。最关键的是，本研究首次提供了CS心肌内存在克隆性扩增B细胞并产生患者特异性自身抗体的直接证据，并发现了PPL这一新的自身抗原靶点。这为理解CS与心律失常性心肌病临床相似性提供了机制解释。基于B细胞消耗疗法（如利妥昔单抗）在难治性结节病中显示出的疗效，本研究还提示靶向CHI3L1或BAFF（如倍利木单抗）等免疫调节策略可能成为CS新的治疗选择。理解这些病理机制应有助于开发精确的治疗药物，以减轻炎症损伤、减少纤维化重构，并最终改善CS及其他挑战性自身免疫性疾病的预后。
