文献解读：非病变性狼疮皮肤有助于骨髓细胞炎症进展并引发皮肤炎症
影响因子：19.319
导语
皮肤红斑狼疮（cutaneous lupus erythematosus，CLE）是一种导致患者毁容且认知甚少的疾病，CLE常与系统性狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）有所关联。过去的研究表明，非损伤性角化细胞在疾病易感性中发挥作用，但目前尚没有以全面的方式或在其他细胞群作用的背景下进行研究。
科学问题
目前CLE患者皮肤中不同细胞类型的功能作用、细胞群间异常的细胞通信网络、炎症诱因的细胞介质尚未得到很好的定义。
研究技术
10×单细胞转录组测序（scRNA-seq），10×空间转录组，质谱流式，免疫组化。
方法
7名CLE患者的皮肤组织，分别选取“损伤病灶部分”和“非病灶皮肤组织”（防晒处理），该7名患者中有6名伴有SLE；同时选取14名健康对照的皮肤组织，一共28个组织样本进行单细胞转录组测序；同时还选取7名患者和4名健康对照的PBMC样本，一共11个细胞样本进行单细胞转录组测序，研究细胞群的转变。盘状狼疮病变（discoid lupus erythematosus，DLE）皮肤切片，设计生物学重复4例，进行空间转录组测序。
结论
本文证明，红斑狼疮患者的正常皮肤中富集I型干扰素相关的表达模式，作为病变前环境，其主要的皮肤细胞类型基因表达异常，并且预测的细胞-细胞通信网络也出现紊乱。本文还表明，红斑狼疮富集 CD16+ 树突状细胞（dendritic cells，DC），DC在皮肤中受到强力的干扰素调控，从而获得促炎表型。总之，本文的数据提供了红斑狼疮病变和非病变皮肤的全面特征，并提示 CD16+ DC在CLE发病机制中的作用。
研究思路
研究结果
1. CLE患者的皮损病灶和非皮损皮肤组织进行scRNA-seq发现皮肤细胞群和免疫细胞群占比差异
一共28个样本进行单细胞转录组测序，最终捕获检测46,540个细胞，平均基因数为2,618 个/细胞，平均转录本数为11,645个/细胞，分组包括：皮损病灶（lesional，L）、非皮损皮肤组织（nonlesional，N）和健康对照皮肤（healthy，H）。一共注释10种主要细胞类型，包括角质化细胞（keratinocytes，KCs）和髓系细胞，都显著在CLE患者皮肤中的聚集。细胞组成分析显示，与H组对比，L组和N组中髓系细胞的比例都有所增加。
2. CLE患者的皮损病灶和非皮损皮肤组织的KCs均表现出病理性I型干扰素的特征
对特征性KC亚型标记物的分析确定了五种KC状态：基底状，棘突状，棘上状，卵泡状，循环状。狼疮患者主要对应基底态和棘上状的亚群。本文通过单细胞的数据计算亚群细胞因子模块得分，并通过小提琴图展示。结果显示狼疮患者富集细胞群为基底状（亚簇8）和棘突状（亚簇5和6），该亚群由IFN-α高得分的KCs为主体，然而IFN-γ和TNF区别并没有那么显著。对比L组和H组KC基底状的亚群的差异基因，并根据差异基因富集，结果显示在L组中富集IFN信号通路。
3. scRNA-seq发现在CLE患者中富集的成纤维细胞亚型且该细胞群表现出强烈的干扰素反应特征
基于分组对比，发现只有成纤维细胞（fibroblast，FB）中的亚簇4在狼疮患者中占主体。根据已报道的皮肤FB标记基因，对成纤维细胞亚簇进行归类注释，分别为：分泌型卷曲相关蛋白2 （SFRP2）+ 、XI胶原型α1链 （COL11A1）+ 、分泌型卷曲相关蛋白4 （SFRP4）+ FB，除此外还有高表达 COL26A1 和RAMP1（受体活性修饰蛋白，（RAMP1）+ FBs）的细胞群。同样针对FBs亚群其细胞因子模式进行分析，并通过小提琴图展示，结果显示IFN-FBs中特异性表达IFN-α和IFN-γ，且这种显著的干扰素基因改变仅在CLE患者皮肤特定的亚簇中出现。
4. CLE患者的皮损病灶和非皮损皮肤组织中浸润的T细胞包括调节T细胞等亚群均受到干扰素的调控
基于亚簇聚类和标记基因的注释定义了9个T细胞亚组。通过对比N组和H组的调节T细胞的基因表达差异，确定了许多ISG（干扰素刺激基因，IFN-stimulated gene），表明在N组中调节T细胞呈现慢性IFN刺激特征。该特征可能会导致调节T细胞在狼疮患者中维持免疫稳态的能力和自我耐受的能力受损。此外，经过低剂量IL-2治疗后，调节T细胞功能和疾病活性都得到改善，该结果进一步支持IFN介导的调节T细胞功能紊乱对红斑狼疮致病起到作用。总而言之，T细胞比例失衡、IFN-T细胞和IFN诱导形成T细胞亚群的存在，这些证据均表明CLE红斑狼疮患者的非病灶皮肤（N组）在病变前环境中已存在异常T细胞浸润。
5. CLE患者的皮损病灶和非皮损皮肤组织中髓系细胞亚群的主要变化
本文还评估了髓系细胞，作为皮肤中另一种主要的免疫细胞。通过亚簇聚类和注释，鉴定了9个具有显著不同标记基因的髓系细胞亚群。健康对照皮肤和狼疮患者皮肤进行对比，CD16+ DCs是差异显著的细胞群之一。与健康皮肤相比，CLE患者的非皮损组织和皮损病灶组织中CD16+ DC丰度占比更显著。在健康对照皮肤中（H组），cDC2Bs占髓系细胞的近一半（47%）；这与CLE患者非皮损组织有很大不同，N组中pDCs占主导地位（41%）。相对于cDC2Bs，CD16+ DC在Toll样受体刺激下也表现出分泌炎性细胞因子的能力增强。因此，狼疮患者D16+ DC的扩增和功能增强可能促进发病机制。
6. 配体-受体分析显示红斑狼疮患者中预测细胞相互作用主要涉及 CD16+ DC
在鉴定了细胞群体后，本文使用了CellPhoneDB分析性患者皮肤中细胞间通讯。所有组织包括：健康对照（H组），非皮损组织（N组）和皮损病灶（L组）均进行了配体受体讨论。在H组中，有比较少的配受体对，其中最强的是KCs-KCs配受体对。相比之下，N组表现出更多的相互作用，FBs是主要的配体表达细胞类型，髓系细胞和内皮细胞（endothelial cells，EC）也具有高度的相互作用。L组中髓系细胞和EC在相互作用中最为突出。
初步结果可发现N组中有比较密集的相互作用，因此选取N组构建了网络图进一步分析。KCs基底状亚群表达的配体和内皮细胞受体关联，这表明KCs可能涉及免疫细胞浸润组织的机制。IFN-FBs是所有细胞亚群中活性最高的。然而，无论是配体还是受体CD16+ DC都有最多的配受体对，CD16+ DC显示富集出很多的相互作用，涉及IFN-FBs、Tph/Tfh细胞和cDC2B细胞。pDCs相对惰性，很少参与L-R对，这与最近文献报道称SLE皮肤中pDCs衰老表型的结论一致。
7. 空间转录组测序和scRNA-seq整合分析提供在患者皮肤中细胞互作的的空间架构
本文通过空间转录组检测到632个spots（检测位点），每个spot平均检测出3704个基因和10176个转录本。大多数在表皮下和毛囊周围区域spots具有高的免疫细胞特征。FBs亚群IFN-FB显示显著定位在真皮浅层。朗格汉斯细胞（Langerhans cells，LC）特征的spots仅分布在表皮和毛囊上皮。pCDs得分高的spots主要分布在毛囊周围真皮中。CD16+ DC得分高的spots在真皮浅层最密集。结合以上结果，再次表明滤泡间上皮的基底状KCs形成富含IFN皮肤的环境可以调节这些
CD16+ DC。
8. 外周循环细胞和皮肤浸润的髓系细胞拟时序分析表明 CD16+DC 来源于狼疮皮肤中接受干扰素调控的非典型单核细胞
针对PBMC和皮肤组织的髓系细胞进行聚类分析，显示了髓系细胞从PBMC跨越皮肤的明显转变。注释确定桥接细胞为 CD14+CD16++非典型单细胞（nonclassical monocytes，ncMos），其仅来源于PBMC，而CD16+ DCs可以来自PBMC和皮肤。为了了解细胞群转变伴随的转录组变化，进行了拟时序分析，发现了了从ncMos到CD16+ DC的五种基因表达模式。基于独创性通路分析（ingenuity pathway analysis，IPA）计算了每个细胞中所有细胞因子其上游的调节因子得分；并确定了这些得分与拟时序的相关性。结果显示I型干扰素组合（IFN-α1/13，IFN-β，IFN-κ）和IFN-γ这些因子均和细胞群转变有很高的相关性（r = 0.774，0.880，0.666，0.873）。同时许多上游调节因子在拟时序中表现出渐进性的诱导和更高的相关性得分，这表明上游因子在细胞转变中在更早起到作用，其中包括IL-1β（r = 0.928）和TNF（r = 0.903）。
参考文献：
Billi AC, Ma F, Plazyo O, et al. Nonlesional lupus skin contributes to inflammatory education of myeloid cells and primes for cutaneous inflammation. Sci Transl Med. 2022;14(642):eabn2263.doi:10.1126/scitranslmed.abn2263
