单细胞分析揭示日本血吸虫感染进展中小鼠肝损伤和纤维化的细胞和分子变化

血吸虫病是一种严重危害人类健康的寄生虫病，主要包括急性期肝损伤和慢性期肝纤维化。然而，日本血吸虫感染过程中的致病机制仍不清楚。单细胞测序技术是一种在单个细胞水平上进行高通量测序分析的技术，它能够揭示细胞的异质性，即使是来自同一组织的细胞也可能在基因表达和基因组结构上存在差异。这项技术的发展对于理解细胞的功能、发育过程以及疾病机制具有重要意义，也为探索血吸虫病的发病机制提供了可能。

近日，余传信科研创新团队就单细胞组学分析日本血吸虫感染进展中小鼠肝损伤和肝纤维化的细胞和分子变化在《Current issues in molecular biology》上发表题为“Single-cell analysis reveals the cellular and molecular changes of liver injury and fibrosis in mice during the progression of Schistosoma japonicum infection”的研究性论文，以期深入理解日本血吸虫病的发病机制，为其防控和治疗提供理论依据和研究方向。

本研究使用单细胞RNA测序(scRNA-seq)解析了日本血吸虫感染过程中（感染后6周和10周）小鼠肝脏中的单细胞转录组特征。病理学分析显示，在感染后6周肝脏损伤主要由虫卵肉芽肿引起，在感染后10周主要是由损伤修复引起的肝纤维化。单细胞测序分析共纳入31847个肝细胞，并聚类成21类。感染后6周肝脏中的免疫细胞主要是巨噬细胞，而在感染后10周主要是中性粒细胞、巨噬细胞和T细胞。将2322个T细胞再重新聚类为9个亚型。感染后，效应性CD4+T、NK、幼稚T和γδT细胞的比例下降，而效应性CD8+T、Th1、Th2和Treg细胞的比例增加。Th1细胞的比例先升后降，而Th2和Treg细胞的比例随着感染的进展逐渐升高。在血吸虫感染进程中，肝脏中的细胞和T细胞具有高度异质性。细胞间相互作用的数量和强度同样在感染后6周显著增加，在10周下降。感染后6周，肝脏中的炎症信号通路以巨噬细胞与T细胞之间的趋化因子细胞因子配体(CCL)5/趋化因子C-C-基序受体(CCR)5信号通路为主；感染后10周巨噬细胞之间的CCL6/CCR2信号通路占主导地位。与T细胞活化相关的CD80信号通路在感染后6周时增加，流式细胞术证实其受体CD28在CD4+和CD8+ T细胞表面的表达增加，表明它们的活化增加。此外，scRNA-seq和荧光定量PCR证实，感染后6周分泌型磷蛋白1 (SPP1)-分化簇(CD44)、胰岛素样生长因子(IGF)-1-IGF1r和与骨代谢和胰岛素代谢相关的内脂素(Visfatin)-胰岛素受体(Insr)之间的细胞间通讯在肝脏中增加和增强。该研究提供了血吸虫感染发展过程中小鼠肝脏的完整单细胞转录组图谱，并描述了血吸虫感染诱导的肝损伤和肝纤维化中涉及的关键细胞和分子事件。肝脏中升高的CCL5-CCR5和CCL6-CCR2信号通路可能分别是血吸虫感染引起肝损伤和肝纤维化的药物靶点。除了CD4+ T细胞的各种亚群，CD8+ T细胞也可能参与血吸虫病引起的肝损伤和肝纤维化。血吸虫感染后升高的SPP1、IGF-1和Visfatin可能在代谢性疾病中发挥作用，有待进一步研究。

江苏省血吸虫病防治研究所2022级研究生卢鞠璐和2023级研究生张馨月为本文共同第一作者，余传信研究员和宋丽君副研究员为本文的共同通讯作者。全文链接：http://www.mdpi.com/1467-3045/46/11/707；或PDF链接:http://www.mdpi.com/1467-3045/46/11/707/pdf。