I 型糖尿病（T1D）是由于免疫系统对胰腺β细胞的自身攻击而造成的以慢性胰岛素缺乏为特征的高血糖症。T1D好发于青少年（发病高峰年龄为 6~15 岁），且不同症状的出现不受年龄的限制。因其症状和并发症对青少年成长有较为严重的影响，T1D的发病机制与并发症的预防受到广泛重视。越来越多的证据证实T1D的发生发展进程与炎症和免疫细胞（如中性粒细胞、巨噬细胞、树突状细胞和 B淋巴细胞）密切相关，这些免疫细胞可以启动并促进T1D的病理进程。此外，外周免疫细胞比例的变化也与T1D引起的许多并发症有关，例如骨质减少和由骨质减少造成的骨折。但是，骨髓作为产生免疫细胞的最初器官，其在T1D发生发展中的作用并没有得到足够的重视，尤其对于T1D骨髓中细胞种类的变化以及与骨质减少的关系仍然知之甚少。

2022年01月21日，浙江大学基础医学院陈莹莹/王琳琳/钟近洁副教授课题组，与山西医科大学第二医院的向川教授课题组合作在Journal of Advanced Research上在线发表了题为Single-cell RNA sequencing analysis reveals the relationship of bone marrow and osteopenia in STZ-induced type 1 diabetic mice的研究论文。研究通过单细胞测序分析，首次揭示了 T1D小鼠骨髓中免疫细胞的特征和异质性，发现骨髓中性粒细胞（Cxcr2⁺Ly6g⁺）/B淋巴细胞（Cd19⁺）的比值与T1D小鼠骨质减少呈负相关，这可能有助于更好地预防和治疗T1D诱导的骨质减少。

本研究采用链脲佐菌素（STZ）注射方法建立小鼠T1D模型，使用单细胞测序技术揭示了正常组和STZ 诱导的T1D组小鼠全骨髓细胞的特征。正常组和T1D组小鼠骨髓细胞均可分为12种细胞类型，分别是骨髓中性粒细胞、单核细胞、中性粒细胞-髓系祖细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、树突状细胞、红细胞、造血干细胞、巨噬细胞、嗜碱性粒细胞、浆细胞、间充质干细胞。两组细胞之间的变化主要体现在CD45⁺的免疫细胞，其中T1D组小鼠骨髓中性粒细胞数量比例从46.94%增加到64.04%，B淋巴细胞数量比例从18.12%急剧下降到3.34%，树突状细胞的数量比例也从4.00%大幅下降到0.58%。巨噬细胞、嗜碱性粒细胞和单核细胞的数量比例仅略有下降。在所有这些CD45⁺的免疫细胞中，骨髓中性粒细胞的数量比例上升最多，而B淋巴细胞的数量比例降低最多。免疫组化和流式细胞检测证实了上述细胞比例的变化。

由于骨髓中性粒细胞的数量比例上升最多，因此对其细胞亚型进行了分析。骨髓中性粒细胞可细分为6个亚群，与对照组相比，BM-neutrophil_1（Asprv1、Prok2 、Fbxl5）的细胞比例增加最多，从5.97%增加到50.14%；BM-neutrophil_3（Clec4d、Thbs1、Egr1）的细胞比例降低最多，从38.53%下降到3.13%。同时，由于B淋巴细胞数目比例降低最多，因此对其细胞亚型也做了分析。B淋巴细胞亚型分析显示，正常组中主要是前体B细胞，而T1D组中只有幼稚B细胞。

通过X-ray和小动物micro-CT的影像学分析证实STZ 诱导的T1D组小鼠的骨质减少。课题组进一步分析了T1D组与正常组中免疫细胞的比值，发现骨髓中性粒细胞/B淋巴细胞比值显著升高；且骨髓中性粒细胞和B淋巴细胞比值的增高与 T1D引起的骨质减少具有显著负相关性，这可能是外周血中中性粒细胞/淋巴细胞比值升高的原因。此外，GO和KEGG分析表明骨髓中性粒细胞和B淋巴细胞参与了T1D和T1D诱导的骨质减少的发病机制。

图1. T1D小鼠骨髓中性粒细胞/B淋巴细胞的比值与T1D小鼠的骨质减少呈负相关。

本论文由浙江大学基础医学院钟近洁副教授和山西医科大学毛兴佳硕士研究生为共同第一作者。浙江大学基础医学院王琳琳副教授，山西医科大学第二医院向川教授和浙江大学基础医学院陈莹莹副教授为共同通讯作者。本研究的流式细胞数据收集得到浙江大学公共技术平台的支持。本研究的X-ray/micro-CT数据收集得到山西省骨与软组织损伤修复重点实验室的支持。本课题受到国家自然科学基金的资助。