前言
脓毒症可导致多器官功能障碍，尤其是心脏。而炎症是脓毒症心肌损伤的主要原因，这使得研究人员积极探索能够有效抑制脓毒症引发心脏炎症的策略，以减少心肌损伤并改善心脏功能。当前，已有文献报道迷走神经刺激可以减少脓毒症引起的心肌损伤，提高生存率；此外，低水平耳屏刺激 (LL-TS) 可以促进心肌梗死患者的血流并减少再灌注损伤。然而，尚无关于 LL-TS 是否可用于预防和治疗脓毒症心肌功能障碍的文献。
作者对空白对照组、假手术组、疾病模型组和疾病治疗组的小鼠心脏进行10× Genomics高通量单细胞转录组测序，鉴定了与心脏功能障碍相关的巨噬细胞，探究它们在脓毒症引起的心肌功能障碍中的作用，并确定 LL-TS 在改善脓毒症期间心脏功能的功效。简而言之，低水平的耳屏刺激可以通过将心脏单核细胞促分化为 M2 巨噬细胞来改善脓毒症引起的心肌功能障碍。
2022年10月15日，湖南省儿童医院肖政辉教授、卢秀兰教授团队，于Oxidative Medicine and Cellular Longevity（IF：7.310）发表了关于小鼠脓毒症单细胞转录组（scRNA-seq）的最新研究成果。
基本信息
期刊：Oxidative Medicine and Cellular Longevity
影响因子：7.310
发表年月：2022年10月
材料：对照组（Control）、假手术组（Sham）、脓毒症组（CLP）和脓毒症治疗组（CLP+LL-TS）小鼠的新鲜心脏样本
方法：10x Genomics高通量单细胞转录组测序
研究结果
1. 低水平耳屏刺激对左心室功能的影响
超声心动图结果显示，四组小鼠之间的基线测量值相当。此外，在盲肠结扎和穿刺术后 12 小时，我们发现脓毒症组的 LVEF（左室射血分数） 和 LVFS（左室短轴缩短率） 显着低于对照组和假手术组。然而，与脓毒症组相比，LL-TS 治疗显着改善了小鼠的 LVEF 和 LVFS。
2. 单细胞测序描绘了脓毒症小鼠心脏细胞图谱
为了揭示脓毒症治疗过程中心脏细胞的变化特征，作者对空白对照组、假手术组、脓毒症组和脓毒症治疗组小鼠的新鲜心脏样本进行10× Genomics单细胞测序。结果表明，共有 11 种主要细胞类型，包括巨噬细胞、B 细胞、心肌细胞、树突细胞 (DC)、内皮细胞、成纤维细胞、粒细胞、平滑肌细胞和 T-自然杀伤 (T-NK) 细胞。
3. 脓毒症治疗过程中的巨噬细胞的分布及分化
对四组细胞进行CD45筛选和测序质控过滤，对心脏巨噬细胞进行降维聚类和富集分析。经过质控过滤后，分别来自对照组、假手术组、脓毒症组和脓毒症治疗组的 3978、3101、1850 和 3512 个巨噬细胞被用于后续分析。结果显示，脓毒症组的巨噬细胞簇与脓毒症治疗组的巨噬细胞簇有显着差异。脓毒症组主要包含cluster 4 和 9，而脓毒症治疗组则主要包括cluster 3 和 7。
脓毒症治疗组中标记有 Mrc1/Cd206 和 Cd163 的 M2 巨噬细胞的分布高于脓毒症组，表明 LL-TS 在脓毒症中的分布能促进心脏M2巨噬细胞极化，抑制心脏炎症。
对脓毒症组和脓毒症治疗组的巨噬细胞和单核细胞亚群进行 Pseudotime 分析。巨噬细胞和单核细胞亚群的拟时序轨迹显示，在脓毒症治疗组中单核细胞分化为 M2巨噬细胞；而在脓毒症组中， M2巨噬细胞的数量随着时间的推移而减少。
此外，脓毒症治疗组 CD163 和 Mrc1 表达水平呈上升趋势，而脓毒症组呈下降趋势。
4. LL-TS治疗减少脓毒症小鼠的心脏炎症
作者观察到脓毒症小鼠心脏组织中IL-1 β的表达水平显着高于假手术组和对照组，且脓毒症治疗组中 IL-1 β表达水平显着低于脓毒症组。这些发现表明，LL-TS可以显着减少脓毒症小鼠的心脏炎症。
5. LL-TS治疗增加心脏α 7nAChR 表达和巨噬细胞
免疫荧光结果显示，LL-TS治疗显着增加了小鼠心脏和巨噬细胞中α 7nAChR 的表达，表明 LL-TS可能通过激活心脏胆碱能抗炎通路改善脓毒症引起的心功能不全。
6. LL-TS治疗可增加心脏乙酰胆碱的分泌
免疫组化结果显示，LL-TS治疗使得心脏和耳廓乙酰胆碱酯酶染色呈阳性，这表明心脏迷走神经末端乙酰胆碱分泌增加，刺激耳屏区时存在迷走神经分布。
7. 乙酰胆碱可促进 THP-1转变巨噬细胞为M2表型
进一步使用 0.5 μg /mL、1 μg /mL、2 μg /mL 和 4 μg /mL 乙酰胆碱持续24小时刺激 THP-1，实验结果表明不同浓度的乙酰胆碱刺激 THP-1 转变巨噬细胞为M2表型。
文章总结
这项研究描绘了对照组、假手术组、疾病模型组和疾病治疗组的小鼠心脏单细胞图谱，证明了低水平的耳屏刺激可能通过将心脏单核细胞促进为 M2 巨噬细胞来改善脓毒症引起的心肌功能障碍。
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