子宫内膜异位病灶中成纤维细胞与神经免疫细胞如何空间组织?

空间转录组学揭示卵巢与腹膜子宫内膜异位病灶中围绕腺体的成纤维细胞分区、感觉神经元与巨噬细胞分布。

直接答案

在人类卵巢和腹膜子宫内膜异位病灶中,上皮腺体周围的组织分成两个保守的成纤维细胞区:靠近腺体的近端基质高表达 MME、MMP11 和 WNT2,远离腺体的远端基质高表达 OGN、ASPN 和 FILIP1L。伤害感受器感觉神经元和活化巨噬细胞聚集在腺体与近端基质附近,巨噬细胞与神经元之间的配体-受体信号在这里最强;B 细胞聚集体则位于远端基质。

1篇文献引用

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上皮腺体周围有两个成纤维细胞区

这篇论文的核心结果是:子宫内膜异位病灶并非均匀混合的细胞群。作者使用空间转录组学(在测量基因表达的同时,把每个测量值固定在组织切片上的具体位置),按与上皮腺体的距离划分出三个区域:Epi(腺体本身)、紧邻腺体的近端基质(Close Stroma)和更外侧的远端基质(Far Stroma)。

这两个基质区具有不同的成纤维细胞特征。近端基质高表达 MME、MMP11 和 WNT2,远端基质高表达 OGN、ASPN 和 FILIP1L。作者在两种空间转录组平台和一种蛋白表达平台上,都在卵巢和腹膜病灶中报告了这一模式。在低分辨率的 Visium V2 数据中,作者把斑点标记为 EPCAM+(腺体)、MME+(近端成纤维细胞)和 OGN+(远端成纤维细胞);在 Visium HD 中,作者用无监督聚类识别成纤维细胞区,把靠近腺体、MME 高的簇标为近端基质,把其外侧 OGN 高的簇标为远端基质。

卵巢与腹膜病灶共享空间架构

卵巢病灶和腹膜病灶在形态和临床上不同,但研究在两者的空间簇之间发现了明显的相似性。作者将其描述为共享的空间微环境结构,并据此寻找共同特征,而不是把每种病灶类型分开处理。

这一比较并不意味着两种病灶完全相同。论文报告的是跨病灶的趋势和平均值,同时指出单个组织存在患者特异性异质性。共享的是空间排布——腺体、一圈近端成纤维细胞和一片远端基质区——而不是每位患者中每种细胞类型的丰度都一致。

神经元与巨噬细胞在腺体附近汇聚

在这一架构中,神经元和巨噬细胞彼此靠近。作者比较了巨噬细胞与神经元之间的距离,以及巨噬细胞与其他细胞类型之间的距离,并以其他细胞类型作归一化,发现巨噬细胞和神经元位置更近,但未必直接接触。这一现象在卵巢病灶的 Epi 区和腹膜病灶的远端基质中尤为明显。对 CD68+ 巨噬细胞和 βIII-微管蛋白阳性神经突的成像确认,二者在腺体附近彼此靠近。

配体-受体分析补充了信号传导维度。在近端基质中,作者观察到巨噬细胞与神经元之间存在广泛的双向通讯,涉及 PDGF、SEMA-NRP/PLXNA、MDK-LRP1 以及多种 COL-ITG 细胞外基质相互作用等家族。在远端基质中,这一网络明显减弱,作者将其解释为基础水平的神经免疫活动,而非病灶相关的放大信号。

巨噬细胞亚型也随分区分布。论文报告两种病灶类型的 Epi 和近端基质中活化巨噬细胞呈增加趋势,其中卵巢病灶的近端基质中 LYVE1+ 巨噬细胞和腹膜巨噬细胞显著增加。这些巨噬细胞表达 SPP1、FN1 和 SPARC。独立的 Xenium 样本确认近端基质中巨噬细胞转录本(CD68、CD163、MRC1、CD14、FCGR3A)增加。

伤害感受器富集于上皮微环境

研究按亚型特异性标志物对神经元斑点进行亚分类。以 TRPV1 和 NTRK1 为标志、表达 SCN9A 和 TRPV1 等疼痛受体的伤害感受器,在卵巢和腹膜病灶的 Epi 簇中均显著富集,平均占所有病灶神经元斑点的 18%。以 NTRK2 为标志的机械感受器是占比最高的亚群,平均占神经元斑点的 40%,并在近端和远端簇中呈富集趋势。交感神经元占比最低,约占神经元区室的 0.1%。约 17% 的神经元斑点虽表达泛神经元标志物,但无法进一步亚分类。

独立验证支持了上述定位。免疫组化显示 βIII-微管蛋白与 CD10 几乎不共定位,支持 βIII-微管蛋白作为神经元标志物;成像质谱流式显示两种病灶类型的近端基质中神经元 βIII-微管蛋白增加。在 Xenium 队列中,近端基质内的伤害感受器转录本(SCN9A、TRPV1、TRPA1、NTRK1、CALCA、TAC1)增加。

三维共培养检验上皮-神经元信号

空间转录组学能显示细胞的位置,却不能显示细胞相互作用时发生了什么。为此,作者构建了一个体外三维模型,将外周感觉脑类器官与人类子宫内膜异位上皮细胞和成纤维细胞共培养。该模型用于验证空间数据提示的上皮-神经元相互作用组。

论文明确说明了该模型能显示什么、不能显示什么。作者指出,空间分析本身不提供机制层面的证据,共培养模型重现了部分关键细胞类型及其功能相互作用,用于初步理解神经元与上皮伙伴之间的动态关系。因此,类器官结果支持这种相互作用的合理性,但并未在患者体内建立因果链。

B 细胞聚集体标记远端基质微环境

除神经元和巨噬细胞外,研究还在所有卵巢和腹膜病灶的远端簇中一致报告了 B 细胞聚集体。作者将其与既往关于子宫内膜异位患者外周血和腹腔液中 B 细胞的报告,以及浆细胞产生抗子宫内膜自身抗体的发现联系起来。

作者的解释是,这些聚集体可能促进远端基质的慢性炎症环境,并构成跨病灶亚型的共同免疫标志。论文将其作为提示性贡献和潜在治疗方向提出,而非已证实的机制。论文同时指出,女性生殖系统疾病中大部分 B 细胞生物学仍属未知。

分辨率决定这张图谱能显示什么

论文中一个实用要点是:低分辨率空间转录组学无法可靠呈现免疫细胞和神经元的位置,只能提供不连续的病灶图谱。作者将其与更高分辨率的 Visium HD 和 Xenium 数据对比,后者支持在斑点水平上判定上皮细胞、成纤维细胞、血管细胞、神经元、单核/巨噬细胞、T 细胞、NK 细胞、B 细胞、树突状细胞和肥大细胞。

研究也存在限制,决定了结论能推广多远。不同平台的样本量不同:Visium V2 覆盖来自两名患者的三份样本,Visium HD 覆盖来自七名患者的八份样本,Xenium 覆盖四个病灶。部分比较依赖很小的样本数,例如一项分析中巨噬细胞亚型比例仅基于 n = 1 个卵巢病灶和 n = 3 个腹膜病灶。作者将空间数据描述为动态相互作用的快照,并指出神经元组成存在患者特异性异质性。将 AMH 水平与距上皮腺体距离联系起来的卵泡分析,来自单个卵巢病灶中的 35 个卵泡。

近端基质是优先关注的目标

论文中最具决策意义的区分是两个基质区之间的差异。近端基质集中了与疼痛信号最相关的特征:伤害感受器富集、表达 SPP1/FN1/SPARC 的活化巨噬细胞、巨噬细胞与神经元的近距离定位,以及最广泛的配体-受体通讯。远端基质则保留 B 细胞聚集体和减弱的神经免疫网络。

对于比较病灶类型或评估治疗方向的读者,这意味着神经免疫特征汇聚之处是紧邻腺体的成纤维细胞区,而不是整个病灶。作者将这一保守的近端基质神经免疫微环境视为对病理生理学的新兴认识,以及靶向策略的基础。证据支持这一优先判断作为一种跨病灶类型和平台观察到的空间关联;但尚未显示靶向该区域能改变疼痛或疾病进展。

本文引用的文献

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High-resolution spatial transcriptomics reveals fibroblast and neuroimmune microenvironments in endometriosis lesions

人类卵巢和腹膜子宫内膜异位病灶共享一套保守的空间架构:上皮腺体、MME/MMP11/WNT2 高表达的近端基质和 OGN/ASPN/FILIP1L 高表达的远端基质;伤害感受器神经元和活化巨噬细胞聚集在腺体附近,巨噬细胞-神经元配体-受体信号在近端基质中最强。