基于单细胞RNA测序探讨小鼠全层皮肤缺损创面中真皮成纤维细胞的生长因子调控网络

摘要：

目的:基于单细胞RNA测序探讨小鼠全层皮肤缺损创面中真皮成纤维细胞（dFb）的异质性与生长因子调控网络。方法:采用实验研究方法。取5只8周龄雄性健康C57BL/6小鼠（鼠龄、性别、品系下同）正常皮肤组织，另取5只背部全层皮肤缺损小鼠伤后7 d创面组织，用胶原酶D和DNA酶Ⅰ消化组织获得细胞悬液，用10x Genomics平台构建测序文库，用Illumina Novaseq6000测序仪进行单细胞RNA测序。采用R4.1.1软件的Seurat 3.0程序分析获得2种组织细胞的基因表达矩阵，采用按细胞群、细胞来源、标记皮肤中主要细胞基因分类的二维tSNE云图进行可视化展示。根据已有文献报道和CellMarker数据库检索情况，分析2种组织细胞的基因表达矩阵中标志基因表达情况，对各细胞群进行编号和定义。将基因表达矩阵和细胞分群信息导入R4.1.1软件的CellChat 1.1.3程序，分析2种组织中细胞间通信以及创面组织血管内皮生长因子（VEGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）、表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）信号通路中的细胞间通信，2种组织中FGF的各亚型与FGF受体（FGFR）各亚型的两两配对（以下简称FGF配受体对）对FGF信号网络的相对贡献，2种组织中相对贡献排名前2的FGF配受体对信号通路中的细胞间通信。取1只健康小鼠正常皮肤组织和1只全层皮肤缺损小鼠伤后7 d创面组织，行多重免疫荧光染色，检测FGF7蛋白的表达与分布及其与二肽基肽酶4（DPP4）、干细胞抗原1（SCA1）、平滑肌肌动蛋白（SMA）和PDGF受体α（PDGFRα）的蛋白共定位表达。结果:健康小鼠正常皮肤组织和全层皮肤缺损小鼠伤后7 d创面组织中均包含25个细胞群，但2种组织中各细胞群中细胞数不一致。
PDGFRα、血小板内皮细胞黏附分子1、淋巴管内皮透明质酸受体1
、受体型蛋白酪氨酸磷酸酶C、角蛋白10和角蛋白79基因在二维tSNE云图上均有各自明确的分布，分别指示特定的细胞群。将25个细胞群按C0~C24编号，分为9个dFb亚群和16个非dFb群，dFb亚群包括C0间质祖细胞、C5脂肪前体细胞、C13具有收缩能力的肌肉细胞相关成纤维细胞等，非dFb群包括C3中性粒细胞、C8 T细胞、C18红细胞等。与健康小鼠正常皮肤组织比较，全层皮肤缺损小鼠伤后7 d创面组织中细胞间通信更多更密集，其中细胞间通信强度排前3位的细胞群为dFb亚群C0、C1、C2，这3个dFb亚群与创面组织中其他细胞群之间均有通信。在全层皮肤缺损小鼠伤后7 d创面组织中，VEGF信号主要由dFb亚群C0发送、脉管相关细胞群C19和C21接收，PDGF信号主要由周细胞C14发送、多个dFb亚群接收，EGF信号主要由角质形成细胞亚群C9和C11发送、dFb亚群C0接收，FGF信号的主要发送者和接收者均为dFb亚群C6。健康小鼠正常皮肤组织和全层皮肤缺损小鼠伤后7 d创面组织FGF信号网络中的FGF配受体对相对贡献，均是FGF7-FGFR1排在首位，排名第2的分别是FGF7-FGFR2、FGF10-FGFR1；与正常皮肤组织比较，创面组织FGF7-FGFR1信号通路中的细胞间通信更多，而FGF7-FGFR2和FGF10-FGFR1信号通路中的细胞间通信稍有减少或无明显变化；创面组织FGF7-FGFR1信号通路中的细胞间通信强于FGF7-FGFR2、FGF10-FGFR1信号通路；在2种组织中，FGF7信号均主要由dFb亚群C0与C1和C2发送、dFb亚群C6和C7接收。与健康小鼠正常皮肤组织比较，全层皮肤缺损小鼠伤后7 d创面组织中FGF7蛋白表达更多；在正常皮肤组织中，FGF7蛋白主要表达于皮肤间质层且在靠近真皮白色脂肪组织附近也有表达；在2种组织中，FGF7蛋白与DPP4、SCA1蛋白共定位表达于皮肤间质层中，与PDGFRα蛋白共定位表达于dFb中，与SMA蛋白无共定位表达，其中创面组织中的共定位表达多于正常皮肤组织。
结论:小鼠全层皮肤缺损创面愈合过程中的dFb存在高异质性，为多种生长因子潜在的主要分泌或接收细胞群落，与生长因子信号通路之间存在紧密、复杂的联系；FGF7-FGFR1信号通路是创面愈合过程中的主要FGF信号通路，靶向调控多个dFb亚群。

关键词：伤口愈合、皮肤、真皮、成纤维细胞、成纤维细胞生长因子、单细胞RNA测序、生长因子、细胞间通信

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资助基金：国家重点研发计划2020YFA0112901;国家自然科学基金面上项目81971551;国家自然科学基金青年科学基金项目82103702;中国博士后科学基金2020M682095;National Key Research and Development Program of China2020YFA0112901;General Program of National Natural Science Foundation of China81971551;Youth Science Fund Project of National Natural Science Foundation of China82103702;China Postdoctoral Science Foundation2020M682095

在线出版日期：2023-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：629-639