Nat Cardiovasc Res 浙江大学胡新央团队揭示CD248+成纤维细胞介导的成纤维-免疫交互在心脏纤维化中的重要作用

心肌梗死(Myocardial infarction, MI)是危害人类健康的重大疾病，其发病率和病死率呈逐年上升的趋势。心梗后心脏不良重塑是导致心衰的主要原因，而心脏纤维化作为心脏重构的关键病理特征，深入理解并有效干预纤维化已成为心血管领域亟待解决的重要科学问题。心脏成纤维细胞是一种异质性较高的细胞类型，不同成纤维细胞亚群在生理及病理情况下的功能有所不同。其在心梗后炎症反应期、增殖期、瘢痕成熟期等不同时期经历转分化、去分化等不同的表型改变，紧密参与心梗后心脏重塑。精准解析心梗后不同时相及区域心脏成纤维细胞亚群的动态变化，进而寻找特异在心梗中晚期病理重塑中起关键作用的成纤维细胞亚群，以期在不影响早期瘢痕修复的前提下改善纤维化，对解决心梗后心脏纤维化的难题至关重要。

2025年3月27日，浙江大学医学院附属第二医院胡新央教授团队在Nature Cardiovascular Research上发表了题为“Dynamic molecular atlas of cardiac fibrosis at single-cell resolution shows CD248 in cardiac fibroblasts orchestrates interactions with immune cells”的研究论文。本研究通过整合单细胞RNA测序、空间转录组测序及配体-受体分析，系统解析了心梗不同时相、不同区域成纤维细胞亚群的动态改变，并发现CD248⁺成纤维细胞是一群特异参与心梗中晚期心脏不良重塑的成纤维细胞亚群，其机制与其促进心脏T细胞浸润进而介导免疫-成纤维交互作用相关；利用单抗及嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor, CAR)技术特异干预该群成纤维细胞可减轻心脏纤维化并改善心脏功能。

首先，为解析心梗不同时相成纤维细胞亚群在心脏重塑中的潜在作用，作者利用单细胞测序技术分析了正常及心梗后早期(3天)、晚期(28天)梗死区及远端区成纤维细胞亚群的动态变化。根据不同亚群成纤维细胞差异基因表达和时相改变特点，作者发现第9群细胞在心梗后28天梗死区明显增高，而在心梗3天比例较低。通过对这群细胞的表面marker进行分析，发现CD248在该群细胞中高表达，因此作者将该群细胞定义为CD248⁺成纤维细胞。对CD248⁺成纤维细胞中的差异基因表达进行GO生物学过程功能注释发现，CD248⁺成纤维细胞主要以细胞外基质及细胞外组织结构调控为主要功能。对临床心梗患者的梗死区心脏组织进行单细胞测序也发现了CD248⁺成纤维细胞，且差异基因富集功能同小鼠心脏CD248⁺成纤维细胞相似。心梗患者及心梗小鼠的空间转录组分析发现，该群成纤维细胞主要位于心脏梗死区及危险区。

为探究CD248⁺成纤维细胞的功能，作者构建了Periostin-CreER介导的成纤维细胞特异性CD248敲除鼠，发现特异敲低成纤维细胞中的CD248可减轻缺血/再灌注(Ischemia/Reperfusion, I/R)损伤导致的心脏纤维化并改善心脏功能。而在MI小鼠模型上，作者同样发现敲除CD248可减轻心脏纤维化并改善心脏功能。

为探究CD248⁺成纤维细胞促进心脏纤维化进展的病理机制，作者首先流式分选了MI小鼠心脏梗死/危险区CD248⁺及CD248^-成纤维细胞行RNA-Seq，差异基因富集分析发现CD248⁺成纤维细胞同细胞外基质重塑和免疫炎症反应调节相关。为验证上述发现，作者流式检测了CD248 KO小鼠I/R及MI损伤后，心脏不同免疫细胞的浸润情况，发现心脏损伤区T细胞浸润减少，而巨噬细胞、中性粒细胞及B细胞未见明显改变。进一步T细胞亚型分析发现，T细胞的改变主要以T_H1、T_H17两型CD4⁺ T细胞为主。利用心梗患者及心梗小鼠的空间转录组测序数据分析，作者发现CD248⁺成纤维细胞同T细胞存在空间共定位；且相较CD248^-成纤维细胞，CD248⁺成纤维细胞同T细胞间的空间距离更近。

为进一步探究CD248⁺成纤维细胞同T细胞交互作用的分子机制，作者利用单细胞测序数据对该群成纤维细胞高表达的趋化因子及趋化因子受体进行了分析，发现非典型趋化因子受体3 (Atypical chemokine receptor 3, ACKR3)特异在该群细胞中高表达，流式及Western-blot检测证实了该发现。更为有意思的是，体外共培养实验发现，成纤维细胞中过表达CD248可促进T细胞迁移，而敲低成纤维细胞中的ACKR3可逆转该趋势。体内实验进一步证实，成纤维细胞中特异过表达CD248可促进心脏T细胞浸润，进而加重心脏纤维化和心功能障碍；而特异敲低成纤维细胞中的ACKR3，可逆转CD248过表达导致的T细胞浸润增加和心功能恶化。进一步分子机制探究发现，CD248可通过抑制ACKR3的蛋白酶体降解，达到稳定ACKR3的作用。

为寻求靶向干预CD248⁺成纤维细胞的策略，作者设计了针对CD248的单克隆抗体IgG78，发现其可阻断成纤维细胞-T细胞交互作用，进而减轻I/R损伤导致的心脏纤维化并改善心脏功能。进一步，作者利用IgG78的scFv段设计制备了CD248 CAR T细胞，发现在体输注CD248 CAR T细胞可在心脏缺血损伤区富集并被激活，从而清除CD248⁺成纤维细胞，最终减轻I/R小鼠心脏纤维化并改善心脏功能。更为有意思的是，于病程中晚期(14天、28天)给予I/R小鼠IgG78或CD248 CAR T细胞处理，同样能在一定程度上减轻心脏纤维化并改善心脏功能。

综上所述，本研究通过多组学整合策略(单细胞转录组测序及空间转录组测序)，绘制了心肌梗死后跨时空尺度的成纤维细胞亚群动态变化图谱，揭示了CD248⁺成纤维细胞在心梗中晚期不良重塑中的关键作用与机制。该研究不仅发现特定成纤维细胞亚群在心梗中晚期心脏炎症微环境中的重要调控作用，更突出了针对疾病不同时相的亚群特异性干预，可使临床心脏纤维化患者获益良多。

浙江大学医学院附属第二医院胡新央教授为该文通讯作者。浙江大学医学院附属第二医院李国华博士、倪骋博士和王嘉程博士为该文的共同第一作者。该工作还得到了浙江大学医学院附属第二医院王建安院士、朱伟教授、陈静海教授、徐洋教授、熊旭深教授和杜克-新加坡国立大学医学院王义斌教授等的支持与帮助。该项研究获得国家自然科学基金重点项目和国家重点研发计划等经费资助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s44161-025-00617-1