射血分数保留型心力衰竭的单细胞分析

背景：射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）是一种尚不明确、涉及多系统的高发病率和高死亡率疾病。为增进对其病理生物学的理解，我们分析了人类HFpEF心肌组织与对照组的单核RNA测序数据。方法：使用10× Genomics Chromium平台分析了来自19名HFpEF患者和24名非衰竭对照者的室间隔心肌活检组织，将合并样本（6名患者/池）的细胞核分离。使用souporcell进行基于基因型的解复用，使用CellRanger和CellBender进行基因表达定量。质量控制后，对细胞核进行细胞类型注释，并使用limma-voom进行HFpEF与对照组之间的差异表达分析。使用基因集富集分析进行功能分析。将数据与之前扩张型心肌病与对照组的单核RNA测序数据进行比较。结果：我们成功地对合并的心肌活检样本进行了解复用，将>70%的细胞核分配给了个体。质量控制后，我们获得了48,886个细胞核，并鉴定出14种细胞类型。在HFpEF与对照组的比较中，检测到多种细胞类型的差异表达基因（成纤维细胞，5905；心肌细胞，5159；内皮细胞，2143；周细胞，1812；巨噬细胞，1405）。在多种细胞类型中富集的共同通路包括免疫激活、转录/翻译、代谢和蛋白质质量控制。这些通路在心肌细胞和成纤维细胞之间尤其共享。血管平滑肌细胞表现出更具合成性和增殖性的表型。免疫细胞分析提示T细胞活化增强和巨噬细胞清除程序减弱。HFpEF与扩张型心肌病的比较分析发现转录差异主要存在于心肌细胞。HFpEF特有的3个心肌细胞差异表达基因中有2个在HFpEF中被验证具有一致的蛋白质表达变化（MAP2K6和PLPP3）。结论：我们的研究结果揭示了人类HFpEF心肌组织中存在独特的、细胞类型特异性的转录组景观。虽然HFpEF和扩张型心肌病在大多数细胞类型中共享显著的分子通路，但心肌细胞内部的深刻差异提示HFpEF存在独特的病理驱动因素。这些特征可能为识别HFpEF的精准治疗靶点提供高分辨率路线图。