单细胞前沿 | 第39期:机械卸载通过心外膜NRG1–ERBB4通路促进成年心肌细胞增殖

• 心脏全景图谱与心肌细胞高分辨率细分（对应 Fig 2A–D）：成功捕获并鉴定了 10 个主要细胞类型（共 16 个细胞亚群）。进一步对心肌细胞（CM）进行高分辨率聚类，划分出 10 个独立的心肌细胞亚群（CM1–CM10）。CM1–CM4 主要富集于 Loading 组，而 CM5–CM10 主要富集于 Unloading 组，直观展示了机械卸载对心肌转录状态的剧烈重塑。

• 拟时间轨迹与增殖标记激活（对应 Fig 2E–F）：Pseudotime 分析显示心肌细胞在负荷与卸载状态下沿着完全不同的分化轨迹演进。细胞周期关键基因 Mki67 在 Unloading 组心肌细胞中显著上调，且高度富集于 CM5、CM6、CM7 和 CM9 亚群。

• 受体靶点精准锁定（对应 Fig 2G–I）：GO 富集分析显示“心肌组织再生”是最显著富集的通路。在响应卸载的差异基因中，受体酪氨酸激酶基因 Erbb4 在卸载组心肌细胞中上调最为显著。

• 跨细胞配受体通讯预测（对应 Fig 2J–K）：基于 CellChat/CellPhoneDB 进行以 Erbb4 为核心的细胞间通讯分析，发现心外膜细胞（Epicardial cells）分泌的配体 NRG1 与心肌细胞上的受体 ERBB4 互作信号最强，且该互作在 Unloading 组中显著增强。

• 心外膜源头分子调控拆解（对应 Fig 2L–N）：分析心外膜细胞发现，Unloading 组中与“促心肌增殖”相关的基因（如 Nrg1、Yap1）显著上调，而“细胞间粘附”相关基因（Crb2）显著下调。PPI 网络进一步验证了 CRB2–YAP1–NRG1 的内在调控轴。

Fig 2. 展示了机械卸载（Unloading）第7天小鼠心脏的单细胞核转录组（snRNA-seq）全景分析及 NRG1–ERBB4 轴的发现。A（全群 UMAP 降维聚类图）：展示了从 Loading 与 Unloading 心脏中捕获的 10 个主要细胞大类（包含内皮、心外膜、成纤维、心肌及免疫细胞等共 16 个亚群）。B（主要细胞类型标志基因气泡图）：展示了各大细胞类群特异性表达的 Top Marker 基因，验证细胞分群与注释的准确性。C（心肌细胞亚群 UMAP 图）：将心肌细胞进一步高分辨率聚类为 10 个亚群（CM1–CM10）。D（心肌亚群样本来源分布比例图）：清晰显示 CM1–CM4 占据 Loading 组主体，而 CM5–CM10 在 Unloading 组中显著扩增。E（心肌细胞 Pseudotime 拟时间轨迹图）：揭示了心肌细胞从 Loading 状态向 Unloading 增殖状态演进的转录分化路径。F（增殖基因表达小提琴图/映射图）：展示增殖标志物 Mki67 在 Unloading 组特定心肌亚群中的爆发式表达。G（差异基因 GO 功能富集柱状图）：突出显示“心肌组织再生与重塑”是机械卸载后最核心改变的生物学过程。H–I（受体基因 Erbb4 表达火山图与小提琴图）：精准定位受体基因 Erbb4 在卸载组心肌细胞中的特异性高表达。J–K（细胞间通讯网络图与配受体互作热图）：直观呈现心外膜细胞（Epicardial）通过 NRG1–ERBB4 轴向心肌细胞发送强力旁分泌信号。L–N（心外膜细胞差异基因与 PPI 网络图）：揭示卸载后心外膜细胞 Crb2 下调、Yap1 与 Nrg1 上调的分子网络。

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