文章中心

了解、体验、感悟、分享——汇聚平台使用教程与科研动态。

新闻资讯

胸腺切除后抗AChR抗体患者外周免疫单细胞图谱重塑

Genelibs文献解读 2026-10-09 01:33 77 次阅读

原文：Immune remodeling after thymectomy in patients with anti-AChR antibodies.
期刊：Frontiers in immunology（影响因子 7.0） | PubMed | PMC 全文（含 PDF）

重症肌无力（myasthenia gravis, MG）是一种由针对神经肌肉接头处乙酰胆碱受体（AChR）的自身抗体所介导的自身免疫病。在临床中，MG 与胸腺瘤关系密切：约 10–20% 的 MG 患者合并胸腺瘤，而胸腺瘤患者中 MG 的患病率可达 30–44%。胸腺切除术（thymectomy）是胸腺瘤相关 MG（TAMG）的成熟治疗手段，但一个长期困扰临床的现象是：一部分患者在手术后反而新发 MG，或原有 MG 加重。文献报道，胸腺瘤患者胸腺切除后新发 MG 的比例约为 1–11%，而在术前已血清抗 AChR 抗体阳性的胸腺瘤患者中，随访期间有 22.2–30.3% 会发展为 MG。这说明胸腺切除并非单向“治愈”，而是可能带来双向免疫调节。

然而，过去对胸腺切除后外周免疫系统的理解，大多来自对选定细胞群或有限免疫标志物的分析，例如 T 细胞受体 excision circles（TREC）下降、初始 T 细胞减少、记忆 T 细胞相对增多、NK 细胞亚群变化等。这些结果零散且不够系统。尤其在单细胞转录组层面，胸腺切除如何重塑外周血单个核细胞（PBMC）的全景，此前并不清楚。近期发表在 Frontiers in Immunology（影响因子 7.0）上的一项研究，首次利用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）与 T 细胞受体（TCR）测序，对三名术前抗 AChR 抗体阳性但无明显 MG 症状的患者，在胸腺切除前及术后 7–22 个月的外周免疫图谱进行了纵向解析。

研究背景：为什么关注“术前抗体阳性但未发病”的人群

该研究纳入了三名来自大阪大学医院的患者，他们均检出抗 AChR 抗体，但尚未表现出明显 MG 症状，且都因胸腺瘤接受了胸腺切除术。研究者分别在术前以及术后 22、9、7 个月采集外周血，分离 PBMC，并进行配对处理。之所以选择这一人群，是因为他们处于“高危但尚未发病”的窗口期：手术既可能阻止未来 MG 发生，也可能触发术后新发 MG。理解其外周免疫在手术前后的重塑轨迹，有助于揭示胸腺切除治疗效应与术后易感性背后的共同机制。

从临床背景看，胸腺是中枢免疫器官，负责 T 细胞发育和输出。切除胸腺后，胸腺输出减少，初始 T 细胞池会随之变化；同时，胸腺瘤本身可诱导多种自身免疫反应。因此，手术移除胸腺及肿瘤微环境后，外周免疫系统并非简单“平静下来”，而是进入重新配置状态。

核心发现一：细胞组成改变——初始 T 细胞减少，NK 细胞相对增多

研究者对术前术后共 93,714 个 PBMC 进行质控、去双细胞、批次校正与整合后，使用 SingleR 与 Azimuth 进行精细注释。结果显示，在主要细胞类型中，T 细胞比例在三名患者中均呈下降趋势（术前 54–73%，术后 40–67%），而 NK 细胞比例则一致上升（术前 7.4–18%，术后 8.0–47%）。

**Figure 1** 胸腺切除术前后的外周血单个核细胞研究设计与单细胞转录组图谱。(A) 研究设计示意图。从抗乙酰胆碱受体抗体阳性、无明显重症肌无力（MG）症状的患者中，在胸腺切除术前及术后 7–22 个月采集外周血单个核细胞（PBMCs）。分离 PBMCs 并进行单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和 T 细胞受体（TCR）库分析。图片使用 biorender.com 制作。(B) 基于 scRNA-seq 数据整合的所有样本中 93,714 个 PBMCs 的均匀流形近似与投影（UMAP）可视化。细胞根据使用 SingleR 分配的精细细胞类型注释着色。(C) 点图显示 SingleR 定义的精细细胞类型中代表性标志基因的表达。

进一步细分可见，初始 CD4+ T 细胞（术前 12–19%，术后 7.5–18%）和初始 CD8+ T 细胞（术前 9.8–16%，术后 5.0–13%）均下降；Th2 细胞、调节性 T 细胞（Treg）、终末效应 CD8+ T 细胞、MAIT 细胞以及效应记忆 CD8+ T 细胞也普遍减少。与之相对，NK 细胞尤其是 CD56dim 亚群，以及中间型单核细胞比例上升。

**Figure 2** 胸腺切除术后外周免疫细胞组成和转录活性的变化。(A) 堆叠条形图显示每位患者胸腺切除术前后的 PBMCs 中，由 SingleR 注释定义的主要免疫细胞群（T 细胞、B 细胞、自然杀伤细胞、单核细胞、树突状细胞和其他）的相对比例。细胞类型比例表示为每个样本中总 PBMCs 的百分比。(B) 箱线图描绘 SingleR 注释定义的免疫细胞亚群在胸腺切除术前和术后样本中的相对丰度。每个箱代表三名患者中细胞类型比例的分布，中位数由水平线表示。蓝色和粉色分别表示胸腺切除术前和术后状态。(C) 条形图总结胸腺切除术后每种免疫细胞类型中鉴定出的差异表达基因（DEGs）数量。差异表达分析使用负二项混合模型进行，基因在 FDR < 0.05 且 |log2 倍数变化| > 0.25 时视为显著。蓝色和红色条分别表示胸腺切除术后表达下调（术前 > 术后）和上调（术后 > 术前）的基因。底部显示所有分析细胞类型中 DEGs 的总数。

这一组成变化与“胸腺输出下降”的预期一致：初始 T 细胞因失去胸腺补充而减少；而 NK 细胞相对扩增，可能反映了外周稳态的代偿性重组。

核心发现二：T 细胞虽减少，却进入“激活相关转录状态”

尽管初始 CD4+ 和 CD8+ T 细胞数量相对下降，差异表达分析显示它们发生了显著转录重编程。术后样本中，两类初始 T 细胞共同上调了即刻早期基因和激活相关基因，如 CD69、DUSP1、FOS、JUNB、TNFAIP3；而下调的则包括参与转录抑制和细胞应激反应的 HEXIM1、H2AX、GADD45B 等。

**Figure 3** 胸腺切除术后初始 CD4+ 和 CD8+ T 细胞的转录和通路水平变化。(A) 火山图显示 SingleR 注释的初始 CD4+ T 细胞中术后与术前样本之间的 DEGs，使用负二项混合模型鉴定。胸腺切除术后表达显著上调或下调的基因（FDR < 0.05，|log2FC| > 0.25）分别以红色和蓝色突出显示。灰点表示非显著基因。标注了部分选定基因。(B) SingleR 注释的初始 CD8+ T 细胞中 DEGs 的火山图，使用与 (A) 相同的标准显示。(C) 胸腺切除术后与术前状态下初始 CD4+ T 细胞中 Hallmark 通路的比较基因集富集分析（GSEA）。显示 FDR < 0.25 的通路。x 轴正值表示胸腺切除术后富集。点大小反映基因集大小，颜色强度对应 −log10(FDR)。(D) 初始 CD8+ T 细胞的 Hallmark 通路 GSEA，显示方式同 (C)。

基因集富集分析（GSEA）进一步表明：初始 CD4+ T 细胞在术后正向富集 TNFα 通过 NF-κB 的信号以及炎症反应通路，而细胞周期和代谢相关通路（如 E2F 靶标、mTORC1 信号、糖酵解）则负向富集。初始 CD8+ T 细胞也呈现类似图景：TNFα/NF-κB、干扰素 γ 反应和炎症反应增强，而 E2F、MYC 等增殖生长通路减弱。

换言之，剩下的初始 T 细胞并不是“更安静”，而是表现出一种激活相关的转录状态。这种数量减少但质量活化的矛盾现象，可能是术后免疫监视改变的重要特征。

核心发现三：TCR 多样性未显著改变，但 CD4+ T 细胞程序重排

研究者利用 scRepertoire 评估 TCR 库多样性。结果显示，在三名患者中，术后总体克隆大小分布、Shannon 多样性指数以及逆 Simpson 指数，与术前相比均无统计学显著差异；按初始 CD4+、初始 CD8+、MAIT、Treg、辅助 T 细胞等亚群分层后，也未发现显著变化。这说明在术后 7–22 个月的时间窗内，外周 T 细胞受体库整体多样性保持相对稳定。

不过，通过 Symphony 将 CD4+ T 细胞映射到参考数据集并划分 L1/L2 亚群后，研究者观察到 CD4+ T 细胞亚群频率与基因程序活动发生改变（对应图 4 所展示的 CD4+ T 细胞亚群动态与 NMF 基因程序评分变化）。虽然文中节选未给出全部亚群数值，但方法上明确了：在整体库多样性不变的前提下，功能性基因程序仍发生重排。

**Figure 4** 胸腺切除术后 CD4+ T 细胞亚群动态和基因程序变化。(A) 由 Symphony 参考映射定义的 CD4+ T 细胞 L2 亚群频率，显示每例患者胸腺切除术前后的情况。每个面板代表一个 CD4+ T 细胞亚群，线条连接同一患者（病例 1–3）配对的术前和术后样本。(B) 胸腺切除术后 CD4+ T 细胞 L2 亚群中通过非负矩阵分解投影（NMFproj）定量的基因程序活性改变。点图描绘每个亚群中 NMF 定义的细胞特征变化。点颜色表示回归系数（术后减去术前），点大小表示广义线性模型（GLM）检验的统计学显著性（−log10 FDR）。基因程序根据原始 NMF 定义注释如下：NMF0 [细胞毒性特征（cytotoxic-F）；GZMB、CX3CR1]、NMF1 [Treg 特征（Treg-F）；FOXP3、IL2RA]、NMF2 [Th17 特征（Th17-F）；RORC、CCR6]、NMF3 [初始特征（naive-F）；CCR7、BACH2]、NMF4 [活化特征（Act-F）；DACT1、CDK6]、NMF5 [Treg 效应/Th2 特征（TregEff/Th2-F）；HLA-DR 基因、CCR10]、NMF6 [Tfh 特征（Tfh-F）；MAF、CXCR5]、NMF7 [干扰素特征（IFN-F）；OAS1、MX1]、NMF8 [中枢记忆特征（Cent.Mem.-F）；CRIP2、PLP2]、NMF9 [胸腺迁出特征（Thy.Emi.-F）；SOX4、PECAM1]、NMF10 [组织特征（Tissue-F）；JUNB、NFKBIA] 和 NMF11 [Th1 特征（Th1-F）；GZMK、EOMES]。

核心发现四：NK 细胞与单核细胞转录重塑

Azimuth 注释进一步刻画了 NK 细胞亚群。结果显示，术后 NK 细胞尤其是 CD56dim 亚群不仅在比例上增加，也在后续细胞通讯分析中成为关键信号源（图 5 展示了 NK 亚群的 UMAP 与转录谱）。

**Figure 5** 基于 Azimuth 的 NK 细胞亚群注释及胸腺切除术前后的转录谱分析。(A) UMAP 突出显示使用 Azimuth 注释的 NK 细胞亚群。基于标志基因表达对应于常规 CD56dim NK 细胞的 Azimuth 定义 NK 群体记为 NK_CD56dim。增殖性和 CD56bright NK 细胞亚群按 Azimuth 注释显示。(B) 每位患者胸腺切除术前和术后样本中 NK 细胞亚群（NK_CD56dim、NK 增殖性和 NK_CD56bright）相对比例的变化。(C) 火山图显示 CD56dim NK 细胞中术后与术前样本之间的 DEGs，使用负二项混合模型鉴定。胸腺切除术后表达显著上调或下调的基因（FDR < 0.05，|log2FC| > 0.25）分别以红色和蓝色突出显示。灰点表示非显著基因。标注了部分选定基因。(D) NK_CD56dim 细胞中 DEGs 的基因本体生物过程富集分析。点大小代表基因集大小，颜色表示 –log10 (FDR)。显示了术后与术前样本中富集通路的标准化富集分数（NES）。

单核细胞则表现出最剧烈的转录改变。差异表达基因数量在不同细胞类型中差异很大，其中中间型单核细胞和髓系树突状细胞 DEG 最多，且多数在术后上调。经典单核细胞同样出现显著变化：即刻早期基因表达上调，而抗原呈递相关基因和炎症基因表达下调，提示单核细胞经历了 substantial transcriptional remodeling（实质性转录重塑）。

**Figure 6** 胸腺切除术后单核细胞的转录变化。(A) 火山图显示 Azimuth 注释的经典单核细胞中术后与术前样本比较的 DEGs。差异表达分析使用负二项混合模型进行。FDR < 0.05 且 |log2 倍数变化| > 0.25 的基因视为显著。红点和蓝点分别表示胸腺切除术后表达上调和下调的基因；灰点表示非显著基因。标注了部分选定基因。(B) Azimuth 注释的非经典单核细胞中 DEGs 的火山图，使用与 (A) 相同的标准显示。

这种“早期激活基因上升、抗原呈递与炎症基因下降”的模式，意味着单核细胞在术后可能从促炎/呈递状态转向另一种功能状态，与 T 细胞活化、NK 扩增共同构成新的外周免疫网络。

核心发现五：细胞通讯主轴从 TNF/resistin 转向 IFNγ

本研究最具机制启示的发现来自 CellChat 细胞间通讯推断。术前网络以 TNF 和 resistin 介导的信号为特征；而术后网络的主导信号轴转变为以 IFNγ 为中心，且 IFNγ 主要来源于 CD56dim NK 细胞，靶向单核细胞亚群。

**Figure 7** 胸腺切除术后 IFNγ 信号和细胞–细胞通讯的重构。(A) 条形图按胸腺切除术前和术后状态下的相对信息流（相互作用强度/权重）对信号通路进行排序，以堆叠格式显示。通路按对通讯的总体贡献排序，统计分析按 CellChat 中的实现进行。(B) 条形图以非堆叠格式显示胸腺切除术前和术后状态下每条信号通路的相互作用数量，总结信号活性的通路水平差异。(C) 由 CellChat 推断的胸腺切除术前（左）和术后（右）样本中 IFN-II 信号通路的细胞–细胞通讯网络。节点代表免疫细胞类型，有向边表示配体–受体相互作用。边厚度反映基于配体–受体表达推断的细胞–细胞通讯相对强度。(D) 小提琴图显示胸腺切除术前和术后 NK_CD56dim 细胞中单细胞 IFNG 表达水平。标准化 IFNG 表达值取自 Seurat 对象（来自 RNA 测定的 log 标准化表达）。小提琴形状描绘单个细胞中表达值的分布，黑色横线表示每种条件下的平均表达水平。统计学显著性使用 Wilcoxon 秩和检验评估，并显示所得 p 值。(E) 条形图显示胸腺切除术前和术后 NK_CD56dim 群体中表达 IFNG（IFNG+）和不表达（IFNG-）细胞的比例。如果在单细胞 RNA-seq 数据中可检测到 IFNG 表达（log 标准化表达 > 0），则细胞分类为 IFNG+；未检测到表达的细胞分类为 IFNG-。比例在每种条件（术前和术后）内计算，条形代表 IFNG+ 和 IFNG- 细胞的堆叠分数。

也就是说，胸腺切除后，外周免疫系统的“主导炎症语言”发生了定性转换：从 TNF/resistin 中心，转为 IFNγ 中心，而 NK–单核细胞轴成为新的核心通讯回路。这一转变可能同时解释两方面现象：一方面，原有胸腺瘤相关自身免疫驱动被削弱，产生治疗效应；另一方面，新的 IFNγ 主导网络若失衡，则可能促成术后 MG 易感性。

方法亮点：配对单细胞多组学与严格批次控制

该研究在技术设计上有若干值得称道之处。首先，采用配对纵向样本：同一患者术前与术后 PBMC 同时解冻、同时建库，使用 10x Genomics Chromium Next GEM Single Cell 5′ 试剂 v2，并在 NovaSeq X Plus 上测序，平均每个细胞获得约 28,000 对读数，从而最大程度减少处理批次效应。

其次，分析流程整合了多种前沿工具：用 DoubletFinder 与 Seurat 去双细胞；用 Harmony 校正批次；用 SingleR（MonacoImmuneData 参考）做初注释，再用 Azimuth 精细识别 NK、单核细胞及血小板；用 Nebula 负二项混合模型做差异表达，并以 FDR<0.05 且 |log2FC|>0.25 为阈值；用 fgsea 做 Hallmark 与 GO 富集；用 scRepertoire 分析 TCR 多样性；用 Symphony 映射 CD4+ T 细胞参考图谱；最后用 CellChat 推断配体–受体通讯网络。原始数据已存入 NCBI GEO（GSE330576），便于领域复用。

虽然样本量仅三名患者，属于探索性研究，但其单细胞分辨率、配对设计和多组学整合，为理解胸腺切除后免疫重塑提供了高维证据。

应用意义：为术后 MG 风险监测与干预提供新框架

这项研究提示，胸腺切除并不是简单地“去掉一个器官”，而是引发外周免疫系统的协同重塑：胸腺输出下降导致初始 T 细胞减少；剩余 T 细胞进入激活相关转录状态；NK 细胞尤其是 CD56dim 亚群相对扩增；单核细胞发生转录重编程；而细胞间主导信号从 TNF/resistin 轴切换为 IFNγ 轴。

对科研而言，它把“术后新发 MG”的机制研究从单一细胞群推进到系统通讯网络层面，强调细胞间信号动态在维持免疫稳态中的核心作用。对临床而言，未来或可基于外周血单细胞图谱与 IFNγ 信号特征，建立术后 MG 风险分层模型；针对 CD56dim NK–单核细胞 IFNγ 轴的干预，也可能成为预防或治疗术后 MG 的新方向。

当然，作者也指出观察时间窗为术后 7–22 个月，且病例数有限，结论需在更大队列中验证。但毫无疑问，这项工作为“胸腺切除后免疫重塑”绘制了首张较完整的单细胞地图，也为理解自身免疫的双向调节提供了重要线索。

本文图片转载自 PMC 开放获取全文，仅供学习参考，请以原文为准。

返回文章列表