组织获取和样本制备
获取DBD和DCD人类左心室组织用于后续分析
从DBD和DCD供体获取左心室前游离壁活检样本，立即冷冻或固定。
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脑死亡与心脏死亡捐献后人类心脏的差异转录组和代谢组图谱
Differential transcriptomic and metabolomic landscape between human hearts donated after cardiac vs brain death
实验完整度
高研究包含单核RNA测序和代谢组学两个独立证据层级，并对心肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞和单核细胞进行了功能验证和机制探讨。
主要模型
人类左心室组织（DBD和DCD供体） 心肌细胞 内皮细胞 成纤维细胞 单核细胞
重点核对
供体类型：DBD vs DCD，每组3个样本用于snRNA-seq，每组5个样本用于代谢组学 单核RNA-seq数据过滤条件：RNA计数<25000且>1000，线粒体基因<5% 代谢组学样本制备：50mg组织，1:1:1:1甲醇:丙酮:乙腈:水提取，含4μM [13C5]-衣康酸内标 代谢组学LC-MS分析条件：ZORBAX RRHD Extend C18柱，柱温35°C，梯度洗脱，总运行时间30分钟 差异表达基因分析：使用Bonferroni校正进行多重比较校正
摘要
背景：随着供体心脏保存技术的快速进步，需要了解相关的分子反应。方法：我们对人类左心室进行了单核RNA测序和代谢组学分析，以阐明脑死亡（DBD）与心脏死亡（DCD）捐献之间的差异。结果：我们的研究揭示了DBD与DCD之间在转录组和代谢组水平上根本不同的人类心脏生物学。DCD心脏以缺血性代谢反应和氧化底物的产生为特征。DCD心肌细胞和成纤维细胞也表现出强烈的促炎和促纤维化反应，而内皮细胞在获取时已经准备好招募白细胞。有趣的是，驻留的心脏巨噬细胞也转向促炎表型，并且在DCD心脏中人类白细胞抗原表达增加。DBD心脏具有更有利于氧化磷酸化过程的转录谱，但也 harbors 促炎性内皮，这可能与脑死亡有关。结论：这些见解提供了对这些捐献方案背后生物学过程的理解，这可能影响早期供体心脏功能以及移植后的移植物寿命。我们的研究还描述了开发未来疗法以减轻保存引起的心脏损伤和免疫介导排斥的潜在分子靶点。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 脑死亡（DBD）与心脏死亡（DCD）捐献的人类心脏在转录组和代谢组水平上存在哪些差异？
- 核心机制
- DCD心脏表现出缺血性代谢反应、促炎和促纤维化反应，而DBD心脏具有更有利于氧化磷酸化的转录谱，但也存在与脑死亡相关的促炎性内皮。
- 主要证据
- 单核RNA测序显示DCD心脏心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞和单核细胞具有特定的促炎和促纤维化转录特征，代谢组学显示DCD心脏存在厌氧代谢和黄嘌呤积累。
- 研究意义
- 这些发现可能有助于理解不同捐献方案下的生物学过程，为开发减轻保存损伤和免疫排斥的靶向疗法提供依据。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
单核RNA测序
比较DBD和DCD心脏的细胞组成和转录组差异
从冷冻组织中分离单核，进行GEXSCOPE文库制备和测序，使用Seurat分析。
代谢组学分析
比较DBD和DCD心脏的代谢物差异
对心脏组织进行代谢物提取，使用LC-MS分析，结合靶向和非靶向方法。
数据分析和通路富集
识别差异表达基因和富集的生物通路
使用GSEA分析细胞类型特异性通路富集，使用qPCR验证关键基因表达。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 单核RNA测序 | GEXSCOPE®文库制备 | Singleron Biotechnologies | -- |
| 代谢组学分析 | 安捷伦Infinity Lab II超高效液相色谱 | Agilent Technologies | -- |
| 安捷伦6545 QTof质谱仪 | Agilent Technologies | -- | |
| ZORBAX RRHD Extend 80Å C18色谱柱 | Agilent | -- | |
| ZORBAX SB-C8保护柱 | Agilent | -- | |
| Profinder软件 | Agilent Technologies | -- | |
| MassHunter分子特征查找 | Agilent | -- | |
| Mass Profiler Pro软件 | Agilent | -- | |
| [13C5]-衣康酸 | -- | -- |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 组织获取 | 供体类型（DBD vs DCD）、样本量（每组5个用于代谢组学，每组3个用于snRNA-seq）、年龄、性别、左心室射血分数、合并症基线、DCD功能热缺血时间等供体特征 阅读提示：Methods - Procurement and preparation of human DBD and DCD heart tissue; Results - Heart donor characteristics |
| 单核RNA测序 | 测序深度（90gb per sample）、数据过滤条件（RNA count <25000 and >1000, <5% mitochondrial genes）、整合方法（RPCAIntegration）、聚类分辨率（default 0.8） 阅读提示：Methods - Single nuclei RNA-seq |
| 代谢组学 | 样本重量（50mg ± 3mg）、提取溶剂（1:1:1:1甲醇:丙酮:乙腈:水）、内标浓度（4μM [13C5]-衣康酸）、色谱柱和柱温（ZORBAX RRHD Extend C18, 35°C）、流动相组成和梯度、质谱参数 阅读提示：Methods - Mass Spectrometry Metabolomics Analysis |
| 数据分析 | 差异表达基因分析的统计方法（Bonferroni校正）、GSEA分析工具（Fgsea）、细胞类型注释依据（文献中的细胞特异性标记物） 阅读提示：Methods - Single nuclei RNA-seq; Methods - Mass Spectrometry Metabolomics Analysis |
| 基因验证 | qPCR验证的基因（APOD, JUN, SERPING1） 阅读提示：Results - Cellular phenotyping reveals differential biological responses to cardiac donation methods |