扇贝心脏的单细胞转录组动态揭示对热应激的异质性反应

背景 具有开放循环系统的动物极易受环境温度波动的影响，因此特别受到全球变暖的威胁。然而，关于开放循环系统动物心脏对温度升高的细胞异质性反应的研究仍然有限。 结果 在这里，我们对软体动物模型——海湾扇贝（Argopecten irradians）在热应激下的心脏进行了形态学、代谢和单细胞RNA测序的综合研究。我们的结果显示，心脏结构损伤的严重程度随着温度升高而逐渐增加，并伴有广泛的线粒体功能障碍和神经体液反应。我们鉴定了心肌细胞（CMs）中的两个亚群，包括心室肌细胞（VMs）和心房肌细胞（AMs），它们在应对热应激时表现出特化的功能角色。具体来说，AMs增强了与免疫样细胞和成纤维细胞的细胞间通讯，以帮助在热应激下维持心脏稳态。而VMs则表现出增强的能量供应和分化潜力，以抵御热挑战。此外，针对热反应最强基因PLRP2-like的RNA干扰导致扇贝的耐热性和甘油三酯积累显著降低。 结论 我们的研究调查了扇贝心脏对高温的异质性反应，揭示了VMs和AMs之间的不同反应模式。我们进一步确定了一个关键基因AiPLRP2-like，它与哺乳动物对应物相比具有独特的细胞定位模式，并可能在开放循环系统生物的心脏耐热调控中发挥关键作用。这些发现为理解海洋无脊椎动物心脏对环境温度波动的反应提供了新颖的见解，并为其理论框架和进化适应提供了依据。