IF8.786｜单细胞测序揭示严重烧伤患者早期的中性粒细胞异质性和功能多样性

烧伤是一种常见的创伤形式。烧伤的预后取决于烧伤的严重程度。严重或非常严重的烧伤会危及病人的生命。严重烧伤是指总面积大于30%或三度烧伤面积大于10%。大面积烧伤患者入院时往往处于休克状态，因为皮肤保护功能受损，诱发了组织液外流、血容量减少和组织损伤等系统性变化。尽管简单的液体补给可以缓解身体的休克状态，但似乎并不能从根本上缓解身体内部环境的紊乱，特别是免疫微环境，这也为失控的感染创造了有利条件。

作为第一道防线，循环中性粒细胞（PMNs）发挥吞噬作用、脱颗粒作用和释放ROS或中性粒细胞胞外陷阱。烧伤后数小时内，过多的PMN从骨髓被动员到外周血中。然而，根据广泛的共识，在早期烧伤阶段，身体处于休克阶段，没有进入随后的感染阶段。很少有研究者观察到外周血中过多的PMNs的作用。

为了探索严重烧伤患者的PMNs的异质性和功能变化，利用单细胞测序来检测健康组和烧伤组的循环PMNs。为了探索早期烧伤阶段中性粒细胞功能的动态变化，分析了烧伤后头3天的患者PMNs。

苏州医院研究团队在 Frontiers in Immunology（IF=8.786）杂志上发表了题为“Single-Cell Transcriptome Profiling Reveals Neutrophil Heterogeneity and Functional Multiplicity in the Early Stage of Severe Burn Patients”的文章。

在这项研究中，研究人员利用单细胞RNA-seq测序（吉凯基因提供单细胞测序和分析服务）技术首次对严重烧伤早期阶段的PMNs的异质性和功能多样性进行了详细分析。研究结果试图阐明PMN异质性对烧伤病理生理和相关机制的影响，这可以为烧伤干预的进一步研究提供新思路。


研究结果及结论

严重烧伤的早期阶段的病理生理机制，特别是免疫细胞的作用，还没有完全澄清。为了研究严重烧伤的早期阶段循环中性粒细胞（PMNs）的功能变化，研究团队对健康组和烧伤组的循环PMNs进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）。测序样本采集自5名健康对照组和5名严重烧伤后（1、2和3天）的外周血。为了获得完整的PMNs群体，用磁珠分离法代替了Ficoll法分离出PMNs。

经过严格的数据质量控制，获得了50000个高质量细胞。健康供体和烧伤组的循环PMNs被分为五个亚群（G3, G4, G5a, G5b, G5c），具有不同的功能。在平衡状态和烧伤损伤中，PMNs的主要亚群在各组之间有明显的不同。此外，同一亚群的细胞具有相同的核心身份标记，但在健康和烧伤状态下执行不同的功能。在烧伤条件下，PMN的激活非常明显，并伴有明显的脱颗粒和代谢异常。有趣的是，发现烧伤病人的PMN激活、脱粒、趋化、吞噬和活性氧（ROS）的产生在第1天和第2或3天之间有明显的不同，提示了临床干预的可能性，以防止随后的严重并发症，为早期烧伤阶段的PMN干预提供了一个理论基础。重要的是，还发现了以前未描述的转录因子，包括ZNF-787、ZNF-467、ZNF-189、ZNF-770和ZNF-262。

本研究首次对严重烧伤早期阶段的PMNs的异质性和功能多样性进行了详细分析，得到了全面单细胞转录图谱。研究结果试图阐明PMN异质性对烧伤病理生理和相关机制的影响，这可以为烧伤干预的进一步研究提供新思路。