文献学习019--[sc]人类胎儿心脏细胞图谱及其在自身免疫性心

作者对三个孕19-22周健康胎儿心脏和一个孕21周CHB(congenital heart block)心脏进行了灌流和10x单细胞测序。除了单核，成纤维，免疫细胞和其他少数的细胞群以外，一些曾经没有被定义过的内皮细胞亚群也被鉴定出来。差异基因表达分析提示CHB的各类细胞存在上调的异质性的干扰素反应。此外还鉴别出CHB心脏基质细胞存在matrisome转录本的富集，这种现象可能参与了细胞外基质沉积和心脏组织的纤维化。

1. Strategy for scRNA-seq, clustering analysis, and cell-type identification

Fig 1A：对3个正常心脏和1个CHB的心脏进行了单细胞测序
Fig 1B：注释得到了18个群
Fig 1C：正常胎儿心脏细胞平均表达谱的Pearson 相关图，可以看到FB1, FB2, SMC, EC.A, EC.B和MESO (mesothelial cells间皮细胞) 聚在一起，提示它们可能有相同的起源。此前认为CM是起源于MESO¹，但是CM1-3群自己聚在了一起，没有跟MESO聚在一起。EB (erythroblasts有核红细胞) 1-3群也自己聚在一起。这个图的做法见：不同单细胞群之间的相关性分析。
Fig 1D：细胞比例饼图，心肌细胞占比最多。（免疫细胞里面MAST, NKT和DC竟然有这么多哦）
Fig 1E：各个细胞群marker gene的气泡图（⚠️这个图里用到的基因可以直接拿来用）

各细胞群的marker基因：

• 心肌细胞：CMs were characterized by parallel expression of myosin light (MYL2, MYL3, MYL4, MYL7, and MYL9) and heavy chains (MYH7, MYH7B, and MYH6) as well as troponins (TNNT2, TNNI1, TNNI3, and TNNC1)
• 成纤维细胞：COL1A1, COL1A2
  FBs and SMCs were discriminated by expression of DCN, DLK1, LUM, and TAGLN, RGS5, ACTA2, respectively.
• MESO（Mesothelial cells 间皮细胞）：UPK3B, MSLN, WT1 as well as NPY（The epicardium is composed by a layer of MESO）
• 内皮细胞：canonical marker: PECAM1 and CDH5, several ECs
  expressed genes such as COL3A1, COL1A2, FN1
• EBs：identified by haemoglobin expression
• MONO：LYZ, S100A8, and S100A6
• MAC：CD68, MS4A4A and SEPP1
• DC：CD1C
• NKT：NKG7, GNLY, GZMA, GZMB, and PRF1（这难道不是NK细胞？）
• B细胞：MS4A1 and IGLL5
• MASTs：TPSB2 and GATA2

文中提到的一些比较重要的基因：
增殖marker：TOP2A和MKI67
SLC8A1：文中所有心肌细胞都表达的Na⁺/Ca²⁺exchanger-1，对于心脏Ca²⁺稳态以及收缩和舒张功能比较重要²。
SLC25A4：adenine nucleotide translocator-1，表达缺陷可以引起心肌病³。
CD36, FABP4和FABP5：一些脂肪酸结合和转运基因。（正常情况下，心肌所需能量的60%-90%来自游离脂肪酸的β氧化）
NKX2-5：心肌细胞经典的TF

2. Cell types of healthy foetal hearts

这一部分写的时候又按细胞类型分了五个小部分，还是第一次见CVR有这种格式...感觉没必要，后面小标题分的也很混乱，还是直接看图吧
Fig 2A B：MAC, MONO, DC的降维图和marker基因图
Fig 2C D E：6个EC群的降维，热图和marker基因小提琴图
Fig 2F：EC6表达心肌细胞marker TNNT3，免疫组化验证
Fig 2G：各个细胞群的转录因子预测，正文也是纯描述性

3. 一些marker基因的表达和细胞互作

Fig 3A：心肌细胞的marker在各个细胞群表达的气泡图
Fig 3B：一些基因的气泡图（都是挑的，只要能解释出意义，言之有理即可）
Fig 3C：为了探究正常胎儿心脏的细胞间交流，作者可视化了各个细胞群的the most abundant ligands (>5 TPM)和他们的cognate receptors (>1.8 TPM)。在心肌细胞高表达的NPPA（通过尿钠排泄，利尿和血管收缩调节心血管稳态）通过NPR3受体与EC1和EC2互作。在缺乏时会引起心衰的MDK基因，在FBs高表达并通过PTPRB和EC4-6细胞群互作来调节心脏发育中的血管生成。。。这个图的解读也是言之有理即可。

Fig 3

4. 健康和CHB心脏各细胞类型的基因表达差异

Fig 4A：一些差异基因的气泡图，干扰素基因在CHB患者心脏的各个细胞类型中都出现上调。但是不同细胞的上调程度不一样
Fig 4B：CHB和正常心脏的巨噬细胞差异基因的通路富集也富集到了IFN相关通路
Fig 4C：系统性IFN反应也见于其他的自身免疫性疾病比如SLE⁴。SLE的单细胞测序已经有报道，所以作者直接把那个数据拿来做了分析和CHB做了比较。
Fig 4D：CHB的组织学特征是房室结的纤维化。所以作者做了基质细胞 (FB和SMC) 的matrisome gene的表达分析。大多数的matrisome基因包括COL21A1, COL4A1和COL8A1在CHB样本中高表达。

Fig 4

Fig 5：CHB和正常心脏相比，不同细胞群的差异基因热图。

Fig 5

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参考文献：

1. The epicardium as a hub for heart regeneration. Nat Rev Cardiol 2018;15:631–647.
2. Sodium-calcium exchange: a molecular perspective. Annu Rev Physiol 2000;62:111–133.
3. Severity of cardiomyopathy associated with adenine nucleotide translocator-1 deficiency correlates with mtDNA haplogroup. Proc Natl Acad Sci USA 2013;110:3453–3458.
4. Type I interferons in autoimmune disease. Annu Rev Pathol 2019;14:369–393.