Nature|肝硬化单细胞病理学全解析

　　酗酒和乙型、丙型肝炎病毒感染是肝硬化最常见的原因。肝硬化最常见的症状是疲劳、虚弱、食欲不振和黄疸。世界上约有8亿4千万人患有各种肝脏疾病，每年的死亡人数高达两百万并且呈逐渐上升姿态【1】。无论何种原因导致的反复性肝损伤都会导致肝脏的纤维化，并最终引起肝硬化。而且，肝脏的纤维化程度越重，患者的预后结果越不好【2】。因此，针对慢性肝病患者有效的抗纤维化疗法迫切地为病人所需要【3】。

　　2019年10月10日，英国女王医学研究所N. C.Henderson和P. Ramachandran研究组在Nature上发表了题为Resolving the fibrotic niche of human livercirrhosis at single-cell leve长文，对超过100,000个人类肝脏单细胞进行转录组研究，在单细胞水平以及分子水平对肝硬化的病理原因进行解析，为肝硬化治疗靶点所需的病理方面、分子机制以及细胞层面提供了重要理论依据。

　　肝脏纤维化是多种非薄壁细胞（Non-parenchymal cell , NPC）谱系之间复杂的相互作用。其中包含免疫细胞、内皮细胞以及间叶细胞等等这些细胞位于瘢痕化的区域，该区域被称为纤维化微环境或者称为纤维化龛（Fibrotic niche）。虽然在小鼠等啮齿类动物模型中对于肝脏纤维化已经有了一定的研究【3】，但是由于小鼠与人类体内的纤维化微环境的不同，小鼠模型对于肝脏纤维化治疗有效靶点的发掘效用有限。而目前，单细胞测序已经用于对多种疾病的致病机理的研究【4】。因此，作者们希望能够使用单细胞测序的方式对人类肝脏纤维化的细胞进行分类并对其中致病的分子机制进行解析。

　　首先，作者们将健康与肝硬化人体肝脏细胞进行流式细胞分选并进行单细胞测序，构建了人体肝脏非薄壁细胞的单细胞图谱。作者们将该单细胞测序数据库共享，以方便大家对于健康人体与肝硬化肝脏细胞中基因表达差异进行比较。

图1 健康与肝硬化的人体肝脏细胞分别进行单细胞测序

　　对单细胞测序结果进行聚类分析后发现纤维化的肝脏细胞中TREM2+CD9+标记的巨噬细胞SAMΦ(1)和SAMΦ(2)数量增加。这些细胞既具有单核白细胞的特点又具有Kupffer细胞的特点。前人在啮齿类动物中的研究也发现，巨噬细胞对于肝脏纤维化的进程有促进也有抑制的作用【5,6】。局部的细胞增殖在小鼠模型巨噬细胞数量增加的过程中扮演着非常重要的角色【6】。而且作者们发现增加的SAMΦ巨噬细胞来源于单核细胞，并且在纤维化微环境中代表着终端分化的细胞状态。通过肝脏纤维化的小鼠模型也证实了SAMΦ的存在在物种之间的保守性，在肝脏疾病进展过程中同样具有预纤维化的特点。

　　在小鼠模型中，肝脏内皮细胞参与纤维化的过程。在对人类肝脏进行单细胞测序后，作者们将肝脏中的内皮细胞分为了7类，其中两类内皮细胞在纤维化的肝脏中含量明显上升。而肝脏中的间叶细胞可以被分为4类，PDGFRα+的间叶细胞在纤维化的肝脏中数量明显增加。

　　在对于瘢痕化区域相关的巨噬细胞、内皮细胞以及间叶细胞进行分类和定义之后，作者们希望进一步确认这些细胞在纤维化微环境中的相互作用组。因此作者们对这些细胞中进行了无差别配体-受体相互作用分析【7】。在分析后发现，SAMΦ促进造血干细胞中的纤维胶原表达，而且SAMΦ中表达EGFR配体，EGFR配体已知的作用是调节间叶细胞的激活【8】。总之，对于瘢痕相关的非薄壁细胞之间的配体-受体相互作用的无差别鉴定发现TNFRSF12A、PDGFRA以及Notch信号通路在人类肝脏纤维化微环境中的作为间叶细胞的调节因子发挥重要作用。

　　总得来说，Henderson研究组通过使用单细胞测序以及空间上的对于细胞位置进行重构，对人类肝脏纤维化微环境进行了解析，鉴定出了具有致病性的TREM2+CD9+的巨噬细胞群体，ACKR1+PLVAP+内皮细胞群体以及PDGFRα+的成纤维细胞。而在细胞群类的相互作用组的研究中，鉴定出了与肝脏纤维化极为相关的信号通路，为潜在的医疗制药方面提供了可供参考的思路。该工作也进一步证实了单细胞转录组学对人体器官纤维化的细胞和分子基础进行解码的能力，为发现相关治疗靶标治疗广泛纤维化疾病的患者提供了概念框架。

　　原文链接：

　　https://doi.org/10.1038/s41586-019-1631-3

　　参考文献

　　1 Marcellin, P.& Kutala, B. K. Liver diseases: A major, neglected global public healthproblem requiring urgent actions and large-scale screening. Liver international : official journal ofthe International Association for the Study of the Liver 38 Suppl 1, 2-6, doi:10.1111/liv.13682(2018).

　　2 Angulo,P. et al. Liver Fibrosis, but NoOther Histologic Features, Is Associated With Long-term Outcomes of PatientsWith Nonalcoholic Fatty Liver Disease. Gastroenterology149, 389-397 e310,doi:10.1053/j.gastro.2015.04.043 (2015).

　　3 Ramachandran,P. & Henderson, N. C. Antifibrotics in chronic liver disease: tractabletargets and translational challenges. Thelancet. Gastroenterology & hepatology 1, 328-340, doi:10.1016/S2468-1253(16)30110-8 (2016).

　　4 Stubbington,M. J. T., Rozenblatt-Rosen, O., Regev, A. & Teichmann, S. A. Single-celltranscriptomics to explore the immune system in health and disease. Science 358, 58-63, doi:10.1126/science.aan6828 (2017).

　　5 Duffield,J. S. et al. Selective depletion ofmacrophages reveals distinct, opposing roles during liver injury and repair. The Journal of clinical investigation 115, 56-65, doi:10.1172/JCI22675(2005).

　　6 Ramachandran,P. et al. Differential Ly-6Cexpression identifies the recruited macrophage phenotype, which orchestratesthe regression of murine liver fibrosis. Proceedingsof the National Academy of Sciences of the United States of America 109, E3186-3195,doi:10.1073/pnas.1119964109 (2012).

　　7 Vento-Tormo,R. et al. Single-cell reconstructionof the early maternal-fetal interface in humans. Nature 563, 347-353,doi:10.1038/s41586-018-0698-6 (2018).

　　8 Minutti,C. M. et al. A Macrophage-PericyteAxis Directs Tissue Restoration via Amphiregulin-Induced Transforming GrowthFactor Beta Activation. Immunity 50, 645-654 e646,doi:10.1016/j.immuni.2019.01.008 (2019).