单细胞转录组分析揭示Ccl6+Ccr2+Arg1+巨噬细胞与急性肾损伤后肾间质纤维化的关联

Single-cell transcriptomic analysis reveals the association of Ccl6+Ccr2+Arg1+ macrophages with renal interstitial fibrosis in AKI.

作者信息Xin Zheng, Jiayu Wang, Weinan Chen, Qingquan Xu, Tao Xu, Liang Chen
PMID40953007
期刊PLoS One
发布时间2025-09-15
DOI10.1371/journal.pone.0332026

实验完整度

高

整合scRNA-seq分析、动物模型(uIRI)、体外BMDM功能实验、Ccr2拮抗剂体内干预及多重免疫荧光验证,涵盖多层级证据。

主要模型

雄性C57BL/6小鼠uIRI诱导的AKI模型 骨髓来源巨噬细胞(BMDMs) 整合的scRNA-seq数据集(AKI和对照)

重点核对

AKI模型诱导方式:uIRI,肾蒂夹闭30分钟,第7天取样 Ccr2拮抗剂INCB3344的给药方案:术前一天开始,30 mg/kg腹腔注射,每日一次 BMDM处理:Ccl6重组蛋白100 ng/mL,处理24小时 样本量:sham和AKI组各n=6,Ccr2拮抗剂组n=3 统计阈值:P<0.05,相关性分析采用Spearman系数

摘要

背景:急性肾损伤(AKI)是重大健康负担,具有进展为慢性肾脏病(CKD)的高风险。肾纤维化是CKD进展的最终结局,其中M2巨噬细胞通过分泌促纤维化因子发挥关键作用。趋化因子可通过调节AKI过程中巨噬细胞的极化影响肾纤维化的进展。方法:对AKI后7天小鼠肾脏的单细胞转录组数据进行整合分析,以研究巨噬细胞间的配体-受体(LR)相互作用,并探讨AKI条件下巨噬细胞分化过程中的基因共表达模式。AKI模型通过单侧缺血再灌注损伤(uIRI)诱导,在第7天收集肾脏样本。采用qPCR和WB检测巨噬细胞中Ccl6、Ccr2和M2极化标志物的转录水平。采用Transwell实验评估Ccl6对BMDMs迁移的影响。使用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)评估细胞增殖。进行组织学分析以评估肾损伤和纤维化的程度。进行多重免疫荧光分析以评估Ccl6、Ccr2和Arg1表达的共定位。结果:通过对多个AKI单细胞转录组数据集的整合分析,我们确定了AKI后7天肾巨噬细胞中Ccl6和Ccr2之间的强相互作用。此外,在肾巨噬细胞中观察到Ccl6、Ccr2和Arg1的共表达,且Ccl6+Ccr2+Arg1+细胞的丰度与肾间质纤维化的严重程度呈正相关。Ccl6促进骨髓来源巨噬细胞(BMDMs)的迁移和M2极化。在AKI小鼠中抑制Ccr2可减少Arg1+巨噬细胞的浸润并减轻肾纤维化的进展。结论:靶向Ccl6/Ccr2轴可能减轻纤维化进展,并为预防AKI向CKD转变提供潜在的治疗见解,这一可能性需要通过未来的功能实验进一步验证。

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
AKI后肾巨噬细胞中Ccl6、Ccr2和Arg1是否共表达,以及其与肾间质纤维化的关系如何?
核心机制
Ccl6与Ccr2相互作用促进巨噬细胞迁移和M2极化(Arg1表达上调),从而可能促进肾间质纤维化进展。
主要证据
整合scRNA-seq分析显示巨噬细胞中Ccl6-Ccr2相互作用增强且与Arg1共表达;动物模型中Ccl6+Ccr2+Arg1+细胞浸润与纤维化程度正相关;体外实验证实Ccl6促进BMDMs迁移和M2极化;体内Ccr2拮抗剂减少Arg1+巨噬细胞浸润并减轻纤维化。
研究意义
靶向Ccl6/Ccr2轴可能为预防AKI向CKD转变提供治疗思路,但需通过未来功能实验进一步验证。

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。

1

单细胞转录组数据整合与分析

鉴定AKI后肾巨噬细胞亚群及其细胞间通讯变化。

整合GEO数据库中uIRI诱导的AKI和对照小鼠肾脏scRNA-seq数据,进行质控、批次效应校正、聚类和细胞类型注释,利用CellChat分析细胞通讯,并进行DEGs、GO、伪时间、PPI等分析。

2

AKI小鼠模型建立及组织学分析

验证单细胞分析结果并评估肾损伤和纤维化程度。

对雄性C57BL/6小鼠进行uIRI手术诱导AKI,第7天收集肾脏样本,进行H&E、PSR和Masson染色评估肾小管损伤和纤维化。

3

多重免疫荧光和Western blot验证

验证Ccl6、Ccr2和Arg1在AKI肾组织中的共表达及蛋白水平变化。

对肾组织切片进行多重免疫荧光染色,检测Ccl6、Ccr2、Arg1和F4/80的表达及共定位;Western blot检测Ccr2蛋白水平。

4

Ccr2拮抗剂体内干预实验

评估抑制Ccr2对巨噬细胞浸润和肾纤维化的影响。

对AKI小鼠腹腔注射Ccr2拮抗剂INCB3344,第7天收集肾脏,通过免疫荧光检测Arg1和F4/80共表达,并通过Masson和Sirius Red染色评估纤维化。

5

体外BMDM功能实验

验证Ccl6对巨噬细胞迁移、增殖和极化的影响。

从小鼠骨髓分离BMDMs,用Ccl6(100 ng/mL)处理24小时,进行Transwell迁移实验、CCK-8增殖实验和流式细胞术检测Arg1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
INCB3344AbcamHY-50674
RPMI-1640培养基----
BMDM专用培养基FuHeng BioPY-M079
红细胞裂解液----
CCK-8试剂盒LableadCK001
Transwell小室Corning--
结晶紫LeageneDZ0062
Ccl6重组蛋白AbcamHY-P7143
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Ccr2抗体Proteintech Group, Inc16153-1-AP
GAPDH抗体Proteintech Group, Inc60004-1-Ig
Invitrogen iBright成像仪Thermo Fisher Scientific--
Ccl6抗体Biossbs-2476R
Ccr2抗体Proteintech Group, Inc16153-1-AP
Arg1抗体Proteintech Group, Inc66129-1-Ig
F4/80抗体Proteintech Group, Inc29414-1-AP
蛋白封闭剂DakoX9090
酪胺信号放大试剂Perkin Elmer--
可固定活力染料700BD Horizon564997
小鼠Fc受体阻断剂BD Pharmingen553141
Arg1抗体Biossbs-8585R-BF488
7500实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
天狼星红----
酸性品红----
苯胺蓝----
Leica DMi1倒置显微镜Leica Camera AG--
Varioskan Flash 3001酶标仪Thermo Fisher Scientific--

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
AKI模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重;麻醉方案(氯胺酮80-100mg/kg和甲苯噻嗪10mg/kg腹腔注射);手术温度;肾蒂夹闭时间(30分钟);术后取样时间(第7天)。
阅读提示:Methods - Establishment of AKI model
Ccr2拮抗剂处理
药物(INCB3344)剂量(30mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(术前一天开始,每日一次)、给药终点(术后第7天)。
阅读提示:Methods - Establishment of AKI model
单细胞数据整合
使用的数据集ID(AKI组和对照组)、质控标准(基因数、UMI、线粒体比例、双细胞去除)、聚类分辨率(0.5)。
阅读提示:Methods - Data collection from public databases, Quality control, Batch effect correction
体外BMDM实验
BMDM分离方法(骨髓冲洗、红细胞裂解)、细胞密度(Transwell上室5×10^5细胞/孔,CCK-8 7×10^4细胞/孔)、处理浓度(Ccl6 100ng/mL)和处理时间(24小时)。
阅读提示:Methods - Isolation of Bone Marrow-Derived Macrophages, CCK-8 assay, Transwell assay
免疫荧光和共定位分析
抗体浓度(Ccl6 1:100,Ccr2 1:100,Arg1 1:2000,F4/80 1:200)、组织切片厚度(4μm)、抗原修复方式(微波加热)、TSA放大步骤、共定位系数计算(Pearson和Manders)。
阅读提示:Methods - Immunofluorescence
组织学染色
组织固定(4%多聚甲醛)、切片厚度(4-6μm)、染色步骤和试剂(天狼星红、Masson等)的具体条件。
阅读提示:Methods - H&E staining, Picrosirius red staining, Masson's trichrome staining