通过scRNA-seq揭示酒渣鼻和增生性瘢痕皮肤细胞群体的显著多样性

Distinct diversity of skin cell populations of rhinophyma and hypertrophic scar illustrated by scRNA-seq.

作者信息Qiannan Li, Lanxin Geng, Xufeng He, Xiangyu Wei, Cheng Zhang, Yiyang Hu, Xiang He, Huimin Zhang, Wuqing Wang
PMID41909715
发布时间2026-03-12
DOI10.3389/fimmu.2026.1703469

实验完整度

中

研究包含单细胞测序、Western blot和免疫荧光等多种实验方法,但单细胞测序每组仅一个样本,且缺乏功能验证实验。

主要模型

健康皮肤组织 增生性瘢痕组织 酒渣鼻组织

重点核对

单细胞测序每组样本量N=1 组织来源:增生性瘢痕和酒渣鼻样本体积0.5 cm³,健康皮肤样本0.25 cm³ 临床样本来自单一中心(上海中医药大学附属曙光医院) 未进行基因敲除或过表达等功能验证实验 统计分析采用Student's t检验、ANOVA等

摘要

引言:酒渣鼻的临床表现与增生性瘢痕组织非常相似,均表现为坚硬、纤维化的生长物。尽管存在这种表型相似性,但在手术干预后观察到一个关键差异:酒渣鼻患者的皮肤可以恢复正常状态而不会出现瘢痕复发,这一有利结果与增生性瘢痕的行为形成鲜明对比。这一现象的潜在机制尚未阐明。本研究旨在利用单细胞测序技术揭示这两种病理状态之间的细胞和分子差异,以解决这一临床悖论。本研究的目标是比较酒渣鼻和增生性瘢痕组织的单细胞转录组谱,以确定可能导致酒渣鼻术后不同愈合命运的关键细胞类型和分子通路,并为增生性瘢痕的预防和治疗提供新的见解。方法与结果:我们从酒渣鼻和增生性瘢痕组织中分离出单个细胞,并利用高通量单细胞RNA测序技术进行转录组分析。采用生物信息学方法分析数据,以鉴定差异表达基因和细胞亚群。我们的结果表明,增生性瘢痕组织中的上皮细胞表现出酒渣鼻组织中未观察到的明显纤维化特征。增生性瘢痕组织中的血管结构被大量基质细胞包裹,与酒渣鼻组织中观察到的渗漏性血管特征形成对比。此外,增生性瘢痕中的角质形成细胞表现出无序增殖,而酒渣鼻中的免疫细胞数量显著高于增生性瘢痕组织。结论:这些发现揭示了酒渣鼻和增生性瘢痕组织在细胞组成和功能上的根本差异,组织微环境的内在差异使它们在受到相同损伤后走向不同的愈合轨迹,为酒渣鼻术后愈合过程提供了新的视角,并可能为制定瘢痕预防策略提供分子靶点。

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
为何酒渣鼻与增生性瘢痕表型相似但术后愈合命运不同?
核心机制
增生性瘢痕组织中存在异常内皮细胞亚型Vein2,高表达COL1A1、SERPINE1等促纤维化基因,且基质细胞包裹血管导致缺氧;而酒渣鼻血管缺乏周细胞和平滑肌细胞包绕,呈渗漏性,促进免疫细胞浸润,可能抑制角质形成细胞异常增殖,从而正常愈合。
主要证据
基于单细胞RNA测序(每组1例样本)和免疫荧光、Western blot验证,发现增生性瘢痕中Vein2内皮细胞和SMC_type4成纤维细胞富集,酒渣鼻中免疫细胞浸润增加。
研究意义
为增生性瘢痕术后并发症的预防提供潜在治疗策略,如抗血栓和抗增殖治疗,并为理解酒渣鼻术后正常愈合提供新视角。

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

临床样本收集与单细胞悬液制备

获取健康皮肤、增生性瘢痕和酒渣鼻组织样本,制备单细胞悬液用于测序。

从健康皮肤(n=2)、增生性瘢痕(n=5)和酒渣鼻(n=5)样本中,选取每类各1例进行单细胞测序。组织经酶消化(胶原酶I、IV、透明质酸酶、DNase I)制备单细胞悬液。

2

单细胞RNA测序及数据处理

获得三种组织的单细胞转录组图谱,鉴定细胞类型和亚群。

使用10X Genomics平台构建文库并测序,通过CellRanger比对人类基因组,Seurat进行降维聚类,鉴定细胞类型。

3

内皮细胞亚型分析

比较增生性瘢痕和酒渣鼻中内皮细胞亚型的差异,寻找与纤维化相关的异常亚型。

无监督聚类鉴定出四种内皮亚型(动脉、静脉1、静脉2、淋巴),分析静脉2的基因通路和蛋白表达,并通过免疫荧光验证。

4

基质细胞亚型分析

分析基质细胞亚型在三种组织中的分布和功能,探究其对纤维化的影响。

将基质细胞分为四类,通过免疫荧光和Western blot验证周细胞和平滑肌细胞包绕血管情况及成纤维细胞亚型蛋白表达。

5

成纤维细胞亚型差异分析

探讨SMC_type3和SMC_type4在胶原分泌和转录调控上的差异,揭示其促纤维化功能。

分析胶原分泌能力、转录因子(CREB3L1、TWIST2)调控网络,并通过拟时序分析推断分化轨迹。

6

上皮细胞异常分析

比较增生性瘢痕和正常皮肤中上皮细胞亚型,探究角质形成细胞异常在纤维化中的作用。

无监督聚类得到六种上皮细胞亚型,分析胶原表达和信号通路,并通过免疫荧光验证。

7

免疫细胞动态分析

比较三种组织免疫细胞组成和功能,探究免疫浸润对愈合的影响。

鉴定出七种免疫细胞类型,评估T细胞耗竭和单核细胞功能,通过免疫荧光和Western blot验证CXCL2和CD3表达,并用CellPhoneDB分析细胞互作。

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
MACS组织保存液Miltenyi Biotec--
胶原酶IWorthington--
胶原酶IVWorthington--
透明质酸酶Worthington--
脱氧核糖核酸酶IWorthington--
Chromium控制器10X Genomics--
Chromium单细胞3' V3.1试剂盒10X Genomics--
Qubit高灵敏度DNA检测Thermo Fisher Scientific--
Bioanalyzer 2200生物分析仪----
RIPA裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific--
蛋白酶抑制剂Roche--
磷酸酶抑制剂Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
PVDF膜Millipore--
抗COL1A1抗体AbconlA22412
抗SERPINE1抗体AbconlA19096
抗β-肌动蛋白抗体AbconlAS014
抗F2R抗体AbconlA5641
抗MDK抗体AbconlA0251
抗ACKR1抗体AbmartPH4105S
抗THBS1抗体AbmartTD6848S
抗POSTN抗体AbmartT56911S
抗DCN抗体AbmartTD6543S
抗CXCL2抗体AbmartPY88673S
抗CD3抗体ServiceGB11014
辣根过氧化物酶标记二抗Jackson ImmunoResearch--
增强化学发光底物Advansta--
ChemiDoc成像系统Bio-Rad--
Image Lab软件Bio-Radv6.1
小鼠抗ADAM12抗体Santa Cruzsc293225
兔抗NREP抗体Biossbs-0427R
兔抗平滑肌肌动蛋白抗体Abcamab124964
Alexa Fluor 488标记二抗ThermoFisherA-11029
Alexa Fluor 555标记二抗ThermoFisherA32732
含DAPI封片剂----
Nikon A1+共聚焦显微镜Nikon--
GraphPad Prism 8统计软件GraphPadversion

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
临床样本收集
样本来源、体积、数量及伦理审批编号
阅读提示:Materials and methods, section 2.1
单细胞RNA测序
每组成像的样本量(N=1)
阅读提示:Materials and methods, section 2.3/2.4
Western blot
抗体稀释度(本文未明确说明)、蛋白上样量(20-30 μg)、一抗孵育时间(4°C过夜)
阅读提示:Materials and methods, section 2.10
免疫荧光
一抗稀释度、抗原修复条件(柠檬酸缓冲液 pH 6.0,10分钟)
阅读提示:Materials and methods, section 2.11