研究背景
人肠粘膜由单层上皮细胞，上皮内基质细胞和上皮内免疫细胞组成。完整的上皮屏障阻止未消化的食物、微生物和病原体激活免疫细胞。免疫和非免疫细胞的组成和功能改变与炎症性肠病(IBD)的发生相关。然而，儿童结肠炎是否是IBD的一个危险因素，以及这些疾病是否具有共同的发病机制，仍然是一个悬而未决的问题。
研究思路
本文选用正常对照组(n=6)和儿童炎症性肠病(PIBD)患者，包括结肠炎(n=6)、溃疡性结肠炎UC(n=2)和克罗恩病CD(n=3)的免疫(CD45+)和非免疫(CD45-)细胞进行了单细胞转录组测序(scRNA-seq)，并且对每个受试者进行单细胞V(D)J免疫细胞富集。本文还对例病例(包括21例IBD)和例健康对照组进行了全基因组关联研究(GWAS)，分析潜在的风险基因。本文最大的特点是结合单细胞转录组测序技术进行深度免疫分型，并联合GWAS分析、体外实验、动物实验和临床测试，阐述了PIBD的致病机制：肠黏膜细胞的cAMP通路被抑制，导致级联免疫紊乱，最终促进PIBD的发生和发展。本文还发现双嘧达莫可以提高cAMP，抑制炎性因子分泌和血小板活化，从而为PIBD的防治提供了新的思路。研究内容
一、结肠微环境和单细胞特征
文章通过单细胞转录组测序获得了65,个免疫细胞和7,个非免疫细胞的转录组学数据。这些细胞被分为9个亚群。
单细胞转录组图谱
二、上皮细胞表达的新风险基因导致PIBD
本文捕获了个上皮细胞，并将它们分为10个亚群。在上皮效应细胞亚型和干细胞或祖细胞亚型中发现PIBD风险基因的差异表达可能导致上皮完整性受损和应激反应。
对照组和PIDB组上皮细胞的组成和功能
三、PIBD的成纤维细胞和内皮细胞富含炎症、基质重塑和I型干扰素标记
将成纤维细胞和内皮细胞分为8个亚群，成纤维细胞-WNT2Bhi细胞可能通过WNT家族配体WNT2B调节肠干细胞的存活。成纤维细胞亚群的差异基因富集显示其参与TNF、NF-κB信号转导以及WNT2Bhi和炎性成纤维细胞的应激反应。值得注意的是，PIBD的风险基因PECAM1和SELE是调控血小板和白细胞跨内皮细胞迁移的基因，其丰度显著增加。
对照和PIBD成纤维细胞和内皮细胞的组成和功能
四、骨髓细胞在结肠粘膜处聚集，发生炎症PIBD患者骨髓细胞分为10个亚群，均表达CD68。根据CD14的高表达，将4个髓样亚群指定为巨噬细胞。两种巨噬细胞亚群高表达TNF、IL1B和FCGR1A，后者是IgG高亲和力受体，可促进UC中白细胞介素-B(IL-B)表达和致病性Th17细胞扩增。将5个髓系亚群定义为DC，其1个高表达IL1B，但缺乏TNF表达。炎性骨髓细胞，即巨噬细胞-IL1BhiTNF、巨噬细胞Sa8hiIL1BhiTNF和DC-IL1Bhi细胞，主要存在于PIBD中，对照组中不存在。
通过免疫荧光染色证实IBD患者常用的治疗抗体infliximab的靶点TNF-α在PIBD结肠黏膜CD68巨噬细胞中显著增加。PDE4B（一种降低细胞内cAMP水平的PDE）在TNF巨噬细胞中高度表达。
PIBD中的炎性巨噬细胞和树突细胞丰度增加
五、组织驻留记忆B细胞和IgG+浆细胞富集结肠炎受试者的粘膜CD19B细胞丰度显著增加，而典型UC和CD受试者的CD浆细胞显著增加。本文鉴定了7个CD19B亚群和2个浆细胞亚群。在IBD受试者中IgG1与IgA1浆细胞的比值显著升高，与之前报告的CXCR4IgG浆细胞促进IBD发展的结果一致。
B细胞和浆细胞亚型的组成
六、CD39IETs表现出细胞毒性和调节标记，在PIBD中表达减少
在T细胞和NK细胞中，确定了16个细胞亚群和亚群特异性TFs。鉴于CD8和γδT细胞具有不同的发育起源，可分别通过TCR和CD8基因的表达来区分，共同的粘膜微环境可能塑造了它们的功能。
本文假设携带IBD风险基因患者的酸性pH值和过多的TNF-α会损害CREB和ATF2的活化和CD39的表达，而PDE抑制剂可能恢复T细胞的CD39表达。
IETs在PIBD中的细胞毒性和调节特性
七、双嘧达莫缓解结肠炎症状的初步临床研究PIBD的特征是过度炎症的巨噬细胞和DC浸润、CD39IET缺乏和血小板聚集，并且缺陷的cAMP反应途径可能作为这些缺陷的共同机制发挥作用。本文还进行了初步临床研究，受试者口服双嘧达莫，发现显著降低血小板聚集，巨噬细胞浸润和TNF-α表达也显著降低。研究结论
本文提供了结肠炎和IBD患儿结肠粘膜单细胞分辨率的转录景观，确定了可能促进疾病发展的候选风险基因。确定了发病机制是cAMP反应途径的减少，表现为多个细胞缺陷。因此，文章检测了双嘧达莫，发现它成功改善了小鼠和所有9例结肠炎患儿的临床症状。
本文提供了一个很好的示范，细胞和分子间的研究如何揭示疾病发病机制和治疗靶点。
参考文献
Huang,B.,Chen,Z.,Geng,L.,Wang,J.,Liang,H.,Cao,Y.,...Xu,Y.().MucosalProfilingofPediatric-OnsetColitisandIBDRevealsCommonPathogenicsandTherapeuticPathways.Cell,(5),-.
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