单细胞LacNAc测序揭示2型糖尿病及糖尿病肾病中中性粒细胞介导的免疫炎症网络

这篇研究通过单细胞LacNAc测序（scLacNAc-seq）技术，系统解析了2型糖尿病（T2DM）及糖尿病肾病（T2DKD）患者外周血单核细胞（PBMCs）中低密度粒细胞（LDGs）的糖基化模式与功能异常。研究发现FOLR3/PI3中性粒细胞亚群通过CXCL8/CXCR2轴增强中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）形成，并与单核吞噬细胞（MPs）发生异常互作，揭示了高血糖通过活性氧（ROS）驱动NETs释放促进肾脏损伤的新机制，为靶向免疫代谢通路治疗T2DKD提供理论依据。

　　

研究背景

糖尿病肾病（DKD）作为2型糖尿病（T2DM）的主要并发症，是导致终末期肾病（ESRD）的首要因素。近年研究发现，先天免疫系统特别是中性粒细胞及其NETs形成过程在T2DKD进展中起关键作用，但具体机制尚未明确。高血糖状态会引发线粒体功能障碍和NADPH氧化酶活性增强，导致活性氧（ROS）过量产生，进而通过肽酰精氨酸脱亚胺酶4（PAD4）等分子促进NETs释放。此外，糖尿病患者的糖基化修饰异常（如α1,6-岩藻糖和GlcNAc水平升高）可能进一步影响中性粒细胞功能。

研究方法

团队采用创新性单细胞LacNAc测序技术（scLacNAc-seq），对健康对照（HC）、T2DM和T2DKD患者的外周血单核细胞（PBMCs）进行免疫细胞分群、糖基化模式和功能分析，重点解析低密度粒细胞（LDGs）特征。体外实验通过高糖（30 mmol/L）及T2DKD患者血清刺激原代人中性粒细胞，检测髓过氧化物酶（MPO）分布以评估NETs形成，并利用ELISA定量血浆ROS、CXCL8、CXCR2、MPO和中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）水平。

关键发现

1. 免疫细胞动态变化：T2DKD患者中性粒细胞比例显著升高（60.58% vs HC 0.38%），而单核吞噬细胞（MPs）比例下降（19.88% vs HC 40.87%）。scLacNAc-seq揭示FOLR3和PI3中性粒细胞亚群在糖尿病患者中特异性出现，且糖基化修饰水平显著增加。

2. NETs通路激活：功能富集分析显示FOLR3/PI3亚群显著富集NETs形成相关通路。体外实验证实高糖环境导致中性粒细胞内MPO减少而上清MPO增加，符合NETs释放特征。T2DKD患者血浆中NETs标志物（MPO-DNA、NE）及ROS水平较HC组升高1.5-2倍。

3. 细胞互作增强：细胞通讯分析发现T2DKD患者中性粒细胞与MPs的相互作用强度较HC组提升3倍，主要依赖CXCL8/CXCR2轴。其中ClassicalMono与FOLR3/PI3亚群的互作最为显著，可能促进炎症持续。

机制阐释

高血糖通过ROS-PAD4通路诱导中性粒细胞发生NETosis（注：原文强调该术语已不再推荐，改为“NET形成”），释放的NETs进一步激活MPs。同时，糖基化修饰改变（如终端GlcNAc暴露）可能增强CXCL8/CXCR2信号传导，形成正反馈循环加剧肾脏炎症损伤。研究首次在单细胞层面将糖基化修饰、NETs形成与免疫细胞互作网络关联，提出“糖基化-ROS-NETs”轴驱动T2DKD进展的假说。

临床意义

该研究为T2DKD的免疫治疗提供新靶点：

• 靶向抑制ROS生成（如线粒体靶向抗氧化剂MitoQ）

• 阻断CXCL8/CXCR2信号通路（如抗CXCL8抗体）

• 调节糖基化酶（如抑制α1,6-岩藻糖转移酶）

  现有降糖药物SGLT2抑制剂可能通过改善线粒体功能间接调控NETs形成，这为联合治疗策略提供理论支持。

研究局限

横断面设计难以确定因果关系，且缺乏肾脏浸润中性粒细胞的数据。未来需通过类器官模型或空间转录组技术验证NETs在肾组织中的直接损伤作用。