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.2020年4月23日;3(1):188.
doi:10.1038/s42003-020-0922-4。

人类皮肤的单细胞转录本揭示了与年龄相关的成纤维细胞启动缺失

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人类皮肤的单细胞转录本揭示了与年龄相关的成纤维细胞启动缺失

洛伦索尔-博尔多等。 公共生物. .

摘要

成纤维细胞是人类皮肤结构和功能的基本细胞群。虽然成纤维细胞异质性已经得到了很好的证实,但尚未对这一现象进行系统分析。我们使用单细胞RNA测序分析了健康献血者防晒区5000多个成纤维细胞的转录体。我们的结果定义了四个主要的亚群,它们可以在空间上定位,并显示不同的分泌、间充质和促炎功能注释。重要的是,我们发现成纤维细胞的“启动”随着年龄的增长而减少。我们还表明,衰老会导致真皮成纤维细胞与其他皮肤细胞(包括真皮与表皮交界处未分化的角质形成细胞)之间的预期相互作用显著减少。因此,我们的研究为人类皮肤成纤维细胞的功能专门化提供了证据,并将细胞特性的部分丧失确定为人类真皮中一种重要的年龄相关变化。这些发现对理解人类皮肤老化及其相关表型具有重要意义。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有竞争性的非金融利益,但有以下竞争性的金融利益:F.L.收到了Beiersdorf AG的咨询费。其他作者没有竞争性金融利益。

数字

图1
图1。防晒全人类皮肤的单细胞RNA序列分析确定了17个不同的细胞群。
统一流形近似和投影(UMAP)图描绘了全人类皮肤的单细胞转录体(n个 = 5). 每个点代表一个单元格(n个 = 15,457). 着色是根据修拉进行的无监督聚类进行的。b条Seurat提供的热图显示了每个细胞簇的五个差异表达最明显的基因。每列代表一个细胞,每行代表一个基因。右侧显示了每个簇的两个标记基因。黄色表示最大基因表达,紫色表示缩放对数正常化UMI计数中无表达。c(c)在UMAP图上预测3-5个成熟的细胞类型标记的平均表达,以识别所有细胞群(详细信息请参见方法)。红色表示最大的基因表达,而蓝色表示对数正常化UMI计数中特定基因组的低表达或无表达。DC树突状细胞、EC内皮细胞。
图2
图2。皮肤成纤维细胞亚群显示特定的空间和功能转录组特征。
左:UMAP图显示年轻供体皮肤成纤维细胞(n个 = 2). 每个点表示一个单元格(n个 = 1792). 着色是根据Seurat最初执行的无监督聚类进行的。右图:条形图显示了与每个亚群和供体相对应的成纤维细胞的百分比。b条每个成纤维细胞亚群中的前8个富集基因本体(GO)术语,按p值排序。c(c)热图显示了不同成纤维细胞亚群中所有胶原蛋白基因的表达。每一列代表一个细胞,每一行代表一个单独的胶原蛋白基因。黄色表示最大基因表达,而紫色表示缩放对数正常化UMI计数中无表达。d日构成乳头状和网状基因特征的基因的平均表达,用于预测四组成纤维细胞的真皮定位。在所有UMAP基因表达预测中,红色表示最大表达,蓝色表示对数正常化UMI计数中每个特定基因组的低表达或无表达。在小提琴的情节中,X(X)-轴表示细胞簇数量和Y(Y)-轴表示对数正态UMI计数中每组基因的平均表达。下面通过相应的Wilcoxon秩和检验的p值显示了细胞簇间基因特征表达变化的统计意义。
图3
图3。年轻皮肤成纤维细胞亚群的RNA FISH检测。
典型共焦图像显示CTHRC1(绿色)和APCDD1公司(红色),分别为分泌-特异性和分泌-毛细血管成纤维细胞亚群选择标记。上面图像的乳头区和网状区的详细信息显示在下部面板中(分别位于左侧和中间),每个基因和每个真皮区域的阳性细胞百分比显示在右下部面板中。b条典型共焦图像显示CCL19号机组(绿色)和APOE公司(红色),为促炎症成纤维细胞亚群选择标记。下图显示了上述图像中血管的细节。c(c)典型共焦图像显示ASPN公司(绿色),选择标记间充质成纤维细胞亚群。上图中毛囊球的细节显示在下部面板中。中的虚线b条表示真皮乳头区c(c)表示毛乳头。用DAPI对细胞核进行复染。在三个独立的年轻FFPE皮肤切片(28–37是/否)。图像以40倍原始放大倍数显示。比例尺:50主图像和10μmμm用于细节图像。乳头状真皮、网状真皮、深网状真皮、HF毛囊、DP毛乳头。使用双向方差分析测试进行统计分析(*第页 < 0.05, **第页 < 0.01, ***第页 < 0.001****第页 < 0.0001); 误差条表示标准偏差。
图4
图4。老化会导致皮肤成纤维细胞底漆脱落。
左图:UMAP图显示来自老年供体的真皮成纤维细胞(n个 = 3). 每个点代表一个单元格(n个 = 4156). 着色是根据Seurat最初执行的无监督聚类进行的。右:条形图表示每个亚群和供体对应的成纤维细胞百分比。b条年轻和老年皮肤样本中分别处于细胞周期G1、S或G2/M期的各亚群成纤维细胞的百分比。c(c)根据以下分类,每个旧成纤维细胞亚群中的前8个富集基因本体(GO)术语第页-值。着色是根据修拉进行的无监督聚类进行的。d日UMAP和小提琴图显示了年轻和老年皮肤所有亚群成纤维细胞中所有胶原蛋白基因的平均表达。e(电子)UMAP和小提琴图显示了年轻和老年皮肤所有亚群成纤维细胞中乳头状和网状基因特征的表达。在所有UMAP基因表达预测中,红色表示最大表达,蓝色表示对数正常化UMI计数中每个特定基因组的低表达或无表达。在小提琴的情节中,X(X)-轴显示成纤维细胞亚群和Y(Y)-轴表示对数正态UMI计数中每组基因的平均表达。为了比较年轻和老年亚群中G1细胞的比率,使用了双侧双比例z检验(b条). 中的统计分析d日e(电子)采用Wilcoxon秩和检验*第页 < 0.05, **第页 < 0.01, ***第页 < 0.001, ****第页 < 0.0001. Y young、O old、S.R Secretory-reticular、INF Pro-infammatory、S.P Secretory-papillary、MES Mesenchymal。
图5
图5。皮肤成纤维细胞亚群的其他年龄相关变化。
编码皮肤老化相关分泌蛋白(SAASP)(行)的基因的表达,在至少一个亚群(列)中年轻和老年成纤维细胞之间差异表达(折叠变化>1.25)。热图显示了聚类的平均相对表达。b条条形图显示了两个年轻人(≤27是/否)(向上)和两个最老的(≥69)是/否)(向下)样本。中等年龄取样(53y/o)在该分析中显示中间表型,因此被忽略。着色和编号根据Seurat执行的原始无监督聚类。c(c)每个成纤维细胞亚群和未分化角质形成细胞之间丢失的前四种相互作用的总结,按p排序-价值。该表显示了每对在两个方向上的交互。Y young、O old、S.R Secretory-reticular、INF Pro-infammatory、S.P Secretory-papillary、MES Mesenchymal。

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