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第45卷第6期     戈艳蕾，孙思怡，任泓沁，等. scRNA⁃seq和Bulk RNA⁃seq联合分析揭示MTRNR2L1介导COPD进展中
                  2025年6月              PANoptosis下调［J］. 南京医科大学学报（自然科学版），2025，45（6）：786-797              ·787 ·


                RNA⁃seq demonstrated the altered expression of T cell response⁃related genes between the COPD patients and the normal controls.
                                           +
                scRNA⁃seq confirmed decreased CD8 T cells and increased epithelial cells in the COPD patients compared with controls. MTRNR2L1
                was upregulated in COPD patient immune and epithelial cells，then those of controls PANoptosis⁃related genes were reduced in lungs，
                CD8 T cells and epithelial cells of COPD patients then those of controls：Smoke/LPS⁃exposed mouse lungs exhibit alveolar damage，
                   +
                increased expression of PANoptosis⁃related proteins，while MTRNR2L1 overexpression significantly inhibited cellular PANoptosis and
                                                                                                          +
                downregulated the levels of ZBP1，Caspase⁃3，GSDMD，and MLKL. Conclusion：The differentially expressed genes in CD8 T cells
                and epithelial cells were enriched in pathways related to PANoptosis，suggesting the involvement of PANoptosis in the development of
                COPD. The process of PANoptosis in the onset and development of COPD was associated with increased expression of PANoptosis⁃
                related proteins. MTRNR2L1 exhibited an inhibitory effect on PANoptosis，and regulating PANoptosis may provide new therapeutic
                opportunities for reducing lung injury and improving lung ventilatory function.
               ［Key words］ chronic obstructive pulmonary disease；lung damage；PANoptosis；single⁃cell RNA⁃seq；Bulk RNA⁃seq
                                                                              ［J Nanjing Med Univ，2025，45（06）：786⁃797］







                    慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmo⁃               有研究表明T细胞功能异常可导致过度炎症和
                nary disease，COPD）是一种慢性气道性疾病，主要症                  免疫失调，从而影响COPD的病理进展。内皮细胞在
                状包括慢性咳嗽、咳痰和喘息等             ［1-3］ 。COPD通常分为        维持血管通透性和免疫反应方面起着至关重要的作
                慢性支气管炎和肺气肿，前者表现为气道炎症和黏液                           用，其功能异常可能导致血管炎症和血栓形成。泛凋
                分泌增加，导致气道狭窄；后者则表现为肺泡壁破坏                           亡（PANoptosis）是一种特定的炎症细胞死亡机制，涉
                和扩大，导致肺弹性降低和气体交换受损                 ［4-6］ 。        及坏死、细胞凋亡和炎症细胞死亡之间的交叉调
                                                                    ［18］
                    COPD的发病机制通常与吸烟和长期暴露于有                         节 。在COPD的发展中，炎症和细胞死亡过程紧密
                害气体和颗粒物等因素有关             ［7-8］ ，涉及炎症介质的释          交织，但PANoptosis的作用及其机制仍未完全阐明，
                放和白细胞的迁移等各种因素及其相互作用                      ［9-12］ ，  本研究旨在更深入地研究 PANoptosis 在 COPD 中的
                导致气道壁发生炎症反应、气道狭窄和阻力增加的                            作用，以确定其是否可以作为干预靶点。
                结构性改变，最终致肺通气功能下降                   ［13］ 。此外，
                                                                  1  材料和方法
                COPD 还伴有肺泡的破坏，逐渐失去正常的结构和
                功能，导致气体交换功能受损 。                                   1.1  材料
                                          ［14］
                    基于此，深入探索与 COPD 发生发展相关的蛋                       1.1.1 RNA⁃seq数据来源
                白质、基因和分子通路对其治疗至关重要。既往对                                于基因表达综合数据库（Gene Expression Omni⁃
                COPD研究大多聚焦于单一细胞类型的分子层面的                           bus，GEO）下载两个单细胞数据集 GSE173896 和
                机制研究，限制了对 COPD 这一复杂疾病全面机制                         GSE124180。GSE173896数据集包含3份吸烟COPD
                的理解与把握      ［15-16］ 。                             患者肺组织样本和3份非吸烟COPD 患者肺组织样
                    批 量 RNA 测 序（Bulk RNA sequencing，Bulk          本的 scRNA⁃seq 数据。GSE124180 数据集包含 6 份
                RNA⁃seq）技术可以全面检测COPD患者肺组织或相                       COPD患者肺组织样本和15份非COPD患者肺组织
                关样本中基因的表达水平，从而识别出与 COPD 发                         样本的Bulk RNA⁃seq数据。

                病 相 关 的 差 异 表 达 基 因（differentially expressed      1.1.2 实验动物
                genes，DEG）。这些基因可能涉及炎症、氧化应激、                           选用C57BL/6J雄性小鼠6只，6~8周龄，体重25~
                细胞凋亡等多个生物学过程，为揭示 COPD 的发病                         30 g，建立COPD模型。小鼠购自北京华阜康生物科

                机制提供线索。与Bulk RNA⁃seq相比，单细胞RNA                     技有限公司，饲养于华北理工大学动物实验中心，
                测序（single cell RNA sequencing，scRNA⁃Seq）技术        饲养条件为 SPF 级。所有动物护理均符合《实验动
                具有更高的分辨率和敏感性，可以揭示 COPD 患者                         物的护理和使用准则》。此外，所有饲养和实验方
                肺组织中不同细胞类型的异质性，包括免疫细胞、                            案均符合华北理工大学制定的标准。相关实验通
                上皮细胞、内皮细胞等。这种异质性分析有助于理                            过了华北理工大学实验动物中心伦理审查，符合3R
                解COPD发病过程中不同细胞类型的作用 。                             原则（动物实验伦理审批号：SQ2022042）。
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