免疫细胞注释-2：单核巨噬细胞

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scRNAseq免疫细胞注释：

• 免疫细胞注释-1：T细胞
• 免疫细胞注释-2：单核巨噬细胞
• 免疫细胞注释-3：中性粒细胞
• 免疫细胞注释-4：NK细胞

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由于不同髓系细胞在不同组织器官的差别很大，这一篇主要聚焦在外周血及正常和病变心脏组织中的单核巨噬细胞

1. 单核细胞

人的外周血单核细胞主要根据CD14和CD16（FCGR3A）的表达来区分:
classical (CD14⁺⁺CD16^-)
non-classical (CD14⁺CD16⁺⁺)
intermediate (CD14⁺⁺CD16⁺)
鼠的外周单核：
Ly-6C^highCCR2^highCX3CR1^low：经典单核
Ly-6C^lowCCR2^lowCX3CR1^high：非经典单核，在LFA-1整合素的介导下在血管周围游走，吞噬受损内皮细胞，维持血管完整性和稳态，因此也被称为vascular macrophages。这类单核以Nr4a1依赖的方式从经典单核分化而来。这类单核细胞缺乏core macrophage transcripts比如MertK。

Eur Heart J 2020 03 01;41(9)

参考： https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cell-analysis-learning-center/immunology-at-work/monocyte-cell-overview.html

2. 巨噬细胞

组织原位巨噬细胞 (healthy heart)

正常成年小鼠心脏至少存在三种巨噬细胞：
(i) CCR2^- MHC II^low：卵黄囊起源，seed in the epicardium (around E11.5)。可能在冠脉系统的晚期发育过程中起作用。
(ii) CCR2^- MHC II^high
(iii) CCR2⁺ MHC^high：first evident in the heart at 3 to 4 weeks of age，初始招募机制的信号通路未知。
单核是CCR2^high MHC^low

两种CCR2^-的巨噬亚群是embronic progenitors (卵黄囊和胎肝) 起源的，通过local proliferation来维持数目稳定，不依赖于外周单核的influx，而且它们通常表现为CX3CR1^highF4/80^high CD11b^low。和CCR2⁺的巨噬相比，这类细胞较少表达炎症介质，细胞因子和趋化因子，可能主要起到组织修复功能（表达IGF1，促进血管生成）。这两类CCR2^-的巨噬细胞相比，CCR2^- MHC II^high的巨噬细胞抗原呈递和刺激T细胞反应能力更强。
CCR2⁺的巨噬亚群只占正常心脏巨噬细胞的5%-15%，由血单核influx并分化而来，通常为CX3CR1^intF4/80^lowCD11b^high。有研究显示，组织原位CCR2⁺ MHC II^high巨噬细胞表面的TLR9可以识别心肌细胞损伤后释放的线粒体DNA并激活，随后释放中性粒细胞趋化因子CXCL2和CXCL5，引起neutrophil extravagation¹。这类组织巨噬细胞在趋化monocyte方面是否起到了一样的作用目前尚不明确。和CCR2^- MHC II^high的巨噬细胞一样，这类细胞也具有抗原呈递和刺激T细胞反应能力(in vitro)。

J Am Coll Cardiol 2018;72:2213–30. 脊椎动物的造血过程分为两个阶段：初级/胚胎造血(primitive or embryonic hematopoiesis)和次级/成体造血(definitive or adult hematopoiesis)。初级造血是脊椎动物造血的最初阶段，发生于胚胎外卵黄囊(yolk sac)的血岛(blood island)位置，是一个瞬时的过程，很快就被次级造血过程所代替。在次级造血过程中造血干细胞可以定向分化、增殖产生不同的血细胞前体，并进一步生成各种类型的成熟血细胞。

巨噬细胞 (damaged heart)

在出现急性组织损伤例如MI，心脏的巨噬细胞会出现一个dramatic shift。心脏中浸润的主要巨噬细胞类型由组织原位巨噬细胞变成infiltrating CCR2⁺单核和CCR2⁺单核分化的巨噬。大体上说，infiltrating CCR2⁺巨噬通常被认为通过间接损伤心肌，招募白细胞和产生细胞因子等起到促炎和adverse remodeling作用。而infiltrating单核的作用和细胞命运收到环境影响很大。

M1巨噬marker²: Nos2, Il12b, Tnf
M2巨噬marker²: Arg, Il10, Clec10a,
M2巨噬marker⁴:Cd163, Mrc1

M1 associated genes: LI2B、TNF、CXCL9、CXCL10、CXCL11、FCGR1A、IRF1、HLA-DPB1、CD86、MARCO、IL2RA
M2 associated genes: CXCR4、IL27RA、CSF1R、CCL2、CCL7、CCL17、CCL18、CCL23、CTSD、FN1、GAS7、HMOX1、PPARG、LIPA、CD209、CLEC7A、F13A1、MAF、MS4A4A （好心人分享的）

树突状细胞

单核细胞可以分化为巨噬细胞或树突状细胞
Conventional DCs can be distinguished from macrophages through their expression of the conventional DC lineage transcription factor ZBTB46, and a grouping of additional cell surface markers (most importantly CD26)³.
各型DC介绍：https://www.jianshu.com/p/a4acc7b618c0

3. 单细胞文献参考

3.1 Single-Cell Analyses Inform Mechanisms of Myeloid-Targeted Therapies in Colon Cancer

这一篇也是张泽民老师的文章，髓系细胞注释做的非常详细。

3.2 Resolving the intertwining of inflammation and fibrosis in human heart failure at single-cell level

这一篇是心衰病人心脏组织中的髓系细胞

• DCs：pDC, DC, Inflammatory DC
• Mast cell
• 单核：CD14⁺ Mono, CD16⁺ Mono
• 巨噬：
  组织原位：CCR2^-HLA-DR^hi (C1,C2), CCR2⁺HLA-DR^hi (C1,C2), TREM2⁺ Mp
  趋化来的：CCR2⁺HLA-DR^hi C3
  其他：增殖巨噬(根据增殖marker的表达)
  

3.3 Macrophages Facilitate Electrical Conduction in the Heart

3.4 COVID-19 immune features revealed by a large-scale single-cell transcriptome atlas

3.5 The human heart contains distinct macrophage subsets with divergent origins and functions

这一篇虽然是测的芯片，但是给了三种单核巨噬的高表达基因，可以用来算score鉴定细胞

3.6 心脏原位巨噬细胞抑制纤维化和刺激血管生成

根据Ccr2和Timd4来区分了TIMD4+CCR2-原位巨噬细胞和CCR2+招募来的巨噬。

Online Table1提供了组织原位巨噬细胞和MoMFs的差异基因列表，可以用来计算组织原位巨噬细胞和MoMFs的score。

3.7 重症新冠患者外周血抗原呈递细胞单细胞测序揭示多种抗病毒免疫过程缺陷

参考文献：

1. Heart-resident CCR2 macrophages promote neutrophil extravasation through TLR9/MyD88/CXCL5 signaling.[J] .JCI Insight, 2016, 1: undefined. doi:10.1172/jci.insight.87315
2. Single-Cell RNA Sequencing to Dissect the
   Immunological Network of Autoimmune Myocarditis. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.119.043545
3. The Macrophage in Cardiac Homeostasis and Disease
   JACC Macrophage in CVD Series (Part 4)
4. Single-Cell Sequencing of Mouse Heart Immune Infiltrate in Pressure Overload–Driven Heart Failure Reveals Extent of Immune Activation