文献学习090--Recruited macrophages e
这个月13号online的一篇science
在正常心房组织中，30%是心肌细胞，70%是成纤维、内皮和组织原位免疫细胞。这些细胞辅助维持了心肌细胞的基本功能，包括matrix scaffold、血供、waste removal和免疫监视。房颤AFib是最常见的心律失常，有报道显示免疫可能通过electrical remodeling参与AFib，altered ion handling影响了动作电位。纤维化--炎症的另一个结果，诱导异质性心房去极化，这可能引起electrical conduction reentry和subsequent AFib。为了探究炎症细胞和基质细胞对AFib的贡献，作者使用了单细胞测序对正常和病变的心房组织进行了检测。
1. Macrophages expand in human atrial disease
Fig 1A： 作者采集了5例control和7例持续性房颤患者的左房组织，进行了单细胞测序。
Fig 1B-C： 一共得到41609个细胞，注释为6种细胞大群。在AFib心脏中，MP&DC比例扩增了近两倍，内皮和壁细胞比例降低，其他细胞比例保持稳定。
Fig 1D： 对GSEA分析结果显示，AFib心脏MP&DC的炎症炎症反应相关通路上调，包括IFN-g信号通路、单核细胞招募、胆固醇代谢等。Thus, atrial MP/ DCs undergo substantial immunometabolic remodeling during their expansion in patients with AFib.
Fig 1E： 随后作者进行了weighted correlation network analysis来探究MP/ DCs的转录模式。一共鉴定出12个模块，其中3个与disease state显著相关。模块1在AFib中上调，其中包括炎症和纤维化基因如CCR2, IL10, ITGA9, MMP9, SPP1, TIMP2 和 VIM。而在AFib中下调的模块2和3，下调了一些保护性基因如SIRT2、组织原位巨噬细胞增殖基因KLF4、表观限制细胞因子产生基因HDAC2 和 ODC1。
Fig 1F： Overrepresentation analysis证实炎症和细胞外基质相关基因是模块1的特征。
Fig 1G： 模块1基因SPP1和CCR2以及细胞表面marker TREM2和CD9是AFib患者MP/DCs(和对照相比)最显著上调的基因。
Fig 1H： 随后作者对MP/DCs进行了亚群细分，得到11个亚群，包括4个单核群、5个巨噬群和2个DC群。
Fig 1I： 11个群中，inflammatory mono(b) 群和 SPP1+ mac(c) 群分别扩增了2.8- 和 3.4-倍。
Fig 1J： 和对照相比，AFib患者的SPP1+ atrial cells 百分比显著增加。
Fig 1K-L： SPP1巨噬的marker在SPP1这一群特异性表达。
Fig. 1. Single-cell atlas of human atrial disease
2. A mouse model of atrial disease
Fig 2A： 为了探究人AFib的免疫机制，作者使用了一个小鼠模型，这个模型存在combined hypertension, obesity, and mitral valve regurgitation (HOMER)
Fig 2B： Snaring the mitral valve to the ventricular wall produced mitral valve regurgitation. 小鼠被给予了4个月的obesogenic diet，mirroring the risk that obesity engenders for AFib. Hypertension, also a risk factor for AFib, was induced with angiotensin 2.
Fig 2C： The HOMER model elicited left atrial enlargement commonly found in patients with AFib.
Fig 2D： HOMER mice developed increased AFib inducibility and burden compared with control mice.
Fig 2E-F： 作者对4只HOMER和4只control鼠的心房组织进行了单细胞测序，得到了40112个细胞，鉴定为和人的组织一样的6种细胞群，其中MP/DC显著扩增。
Fig 2G： 病变的小鼠和人的心脏组织细胞比例变化具有很好的一致性[Pearson’s correlation coefficient (r) = 0.87]。
Fig 2H： 流式结果证实了HOMER小鼠心房组织中的巨噬数量增加。
Fig 2I： 向日葵图展示了AFib人和小鼠MP/DC富集到的通路，发现具有很强的相关性，提示HOMER model recapitulated the pathway-level gene expression changes observed in patients。
这个图画的很巧，也就只需要两列数据，人的富集通路的FDR和小鼠富集通路的FDR，行名是通路，直接画就可以了。越靠近右上角的通路 在人和小鼠里都富集越显著，反之。
Fig 2J： 同样的，Spp1在HOMER小鼠的MP/DC中也显著上调。
Fig 2K： 对MP/DC的二次聚类得到18个群。
Fig 2L-P：Spp1巨噬和这个分子本身在AFib中都显著升高（这群细胞的其他marker如Trem2, Cd9都升高）。
3. CCR2-dependent macrophage recruitment promotes AFib
Fig 3A： 为了探究SPP1巨噬的来源，作者使用了Cx3cr1CreER/+Ai9fl/+ mice。结果显示HOMER鼠心房组织中招募来的Td-巨噬比例显著扩增。
Ai9fl-Td/+鼠也就是个Tomato鼠，想了半天也没想明白为什么作者要圈YFP的门，而且作者写的是：recruited (YFP+ Td−), locally sourced (YFP+ Td+) left atrial macrophages. 感觉不对啊，跟YFP有什么关系啊，不应该圈YFP，直接根据Td阴性和阳性圈门才对啊🤔
Fig. S21. Sources of left atrial macrophage expansion in HOMER mice.
Anyway，无视YFP接着往下看吧。。。
Fig 3B： HOMER鼠心房中招募来的巨噬高表达Spp1，提示Spp1巨噬是外周招募的细胞来源。
Fig 3C： 随后作者在Ccr2−/−鼠上进行HOMER造模，发现blood monocyte, atrial Ly6Chi monocyte, and macrophage减少，其他细胞则未受影响。
Fig 3D： Ccr2−/−HOMER鼠上进行的TREM2+ CD9+ macrophages也减少。
Fig 3E： Ccr2−/− HOMER 鼠的AFib inducibility 和 AFib burden 也比 C57BL/6 HOMER 鼠要低。
Thus, macrophage recruitment expands during atrial remodeling, recruited macrophages highly express Spp1, and inhibiting macrophage recruitment reduces AFib.
4. Macrophage-derived SPP1 is a pleiotropic AFib catalyst
由于Spp1是AFib中巨噬细胞最显著上调的基因，we examined the causal role of this matricellular protein.
Fig 4A： 作者将Spp1−/−小鼠的骨髓移植给了wild-type recipients (Spp1−/− BMT HOMER)以清除招募的巨噬中的Spp1。接受了WT骨髓移植的wild-type recipients被用于对照。随后作者使用两组小鼠构建了HOMER模型。结果显示Deleting Spp1 in bone marrow– derived cells reduced AFib inducibility and AFib burden.
Fig 4B： 为了探究Spp1-expressing macrophages和其他心房细胞的互作，作者进行了CellPhoneDB分析。结果显示SPP1+ macrophage interactions with client cells via three integrins (a4b1, avb3, and a9b1), CD44, and prostaglandin E2 receptor 4 (EP4/PTGER4).
These interactions, which included signaling to various macrophage and fibroblast clusters, suggested that SPP1 acts as a pleiotropic amplifier for atrial inflammation and fibrosis, which in turn contribute to an AFib substrate.
Fig 4C-D： 与此一致的，作者发现与C57BL/6 BMT HOMER相比，Spp1−/− BMT HOMER小鼠的心房组织中CD68+减少，indicating that SPP1 may influence atrial macrophage supply. 此外，Spp1−/− BMT HOMER小鼠心房组织中巨噬细胞TUNEL没变化，但是增殖下降(附件)，提示SPP1 augments atrial inflammation through increased macrophage proliferation. 此外，Spp1−/− BMT HOMER小鼠的心房组织中collagen I 沉积和马松染色出现下降，which points to reduced fibroblast matrix production if these cells do not sense SPP1.
Fig 4E： 人和小鼠AFib心房组织中胶原纤维形成通路都显著被富集。
This pathway-level interspecies correlation further bolstered the physiological relevance of the HOMER model while also underscoring inflammation and fibrosis as central processes in AFib.
感觉也没有做很多东西，机制也没怎么做，就单细胞看到了人和小鼠AFib心房里面SPP1巨噬增加，这群细胞可能通过促进心脏炎症和纤维化，影响了AFib的发生。2023年了这样做还可以发SCIENCE的嘛...
那就了解一下通讯大佬吧～哈佛的Matthias Nahrendorf教授
