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研究背景:单核细胞是骨髓起源的单核吞噬细胞,在先天免疫应答中起重要作用,是组织慢性炎症的主要免疫细胞群。根据细胞表面标记物CD14和CD16的表达,可将人单核细胞分为三个亚群:CD14++CD16-经典型单核细胞、CD14++CD16+中间型单核细胞和CD14+CD16++非经典型单核细胞。基于表面标记物Ly6C的表达水平可将鼠单核细胞分为三个亚群:Ly6Chigh、Ly6Cmiddle和Ly6Clow单核细胞亚群。鼠Ly6Chigh和Ly6Cmiddle单核细胞亚群具有促炎功能,与人类CD14++CD16+中间型单核细胞相对应。鼠Ly6Clow单核细胞具有巡逻和抗炎功能,类似于人CD14+CD16++非经典和CD14++CD16-经典单核细胞。目前单核细胞亚群分化和转录调控的分子机制仍不清晰,有待进一步阐明。Ly6Chigh单核细胞具有较强的可塑性,可根据需要募集到组织中以补充巨噬细胞和树突状细胞。而单核细胞可塑性和亚群分化的分子机制尚不清楚。高同型半胱氨酸血症（HHcy）是心血管、糖尿病和阿尔茨海默氏病的独立危险因素。HHcy可诱导Ly6Chigh炎性单核细胞亚群分化,从而导致组织炎性反应,加速动脉硬化和慢性肾脏疾病的进展。HHcy对患者单核细胞亚群分化的影响将是未来临床研究的热点话题。进一步研究HHcy诱导的单核细胞亚群分化的调节机制可为临床治疗提供新的治疗靶标。研究目的:这项研究旨在通过RNA测序技术以及综合的生物信息学分析系统研究HHcy小鼠和野生型小鼠中Ly6Chigh和Ly6Clow单核细胞亚群中重要的免疫学相关基因的m RNA表达谱,并建立单核细胞亚群分化的分子途径和转录调控信号传导模型。研究方法:通过流式细胞荧光分选仪从野生型小鼠和HHcy(Tg-h CBS+Cbs-/-)小鼠的外周血中分离Ly6Chigh和Ly6Clow单核细胞并提取RNA进行RNA测序（RNA-seq）。通过使用系统全面的生物信息学方法分析4对比较组:野生型小鼠中Ly6Chigh单核细胞比Ly6Clow单核细胞,HHcy小鼠中Ly6Chigh单核细胞比Ly6Clow单核细胞,HHcy小鼠Ly6Chigh单核细胞比野生型小鼠Ly6Chigh单核细胞,HHcy小鼠Ly6Clow单核细胞比野生型小鼠Ly6Clow单核细胞的转录组学数据。我们分析了转录因子和4组免疫学相关基因集（分泌蛋白组、细胞因子、表面标志物和免疫检查点）和3组免疫细胞谱系特异性基因（单细胞RNA-seq筛选出的免疫细胞签名基因、细胞谱系转录因子和细胞表面标记分子）的表达谱,并进一步探索单核细胞亚群的免疫学特征和转录调控机制。研究结果:第一部分:（1）野生型小鼠Ly6Chigh单核细胞较野生型Ly6Clow单核细胞共筛选出3064个显著差异表达基因;（2）在野生型小鼠中,Ly6Chigh单核细胞炎症信号通路活化,而Ly6Clow单核细胞显示出淋巴细胞相关的免疫信号通路活化;（3）野生型小鼠Ly6Chigh单核细胞亚群中鉴定出9个上调的转录因子（Cebpa、Cebpd、Cebpe、Spi1、Ifi16、Irf5/7和Stat1/2）和4个下调的转录因子（Tbx21、Pax5、Ikzf3和Sp110）调控靶向免疫学相关基因;（4）建立了单核细胞亚群分子信号传导模型,阐述了Ly6Chigh与Ly6Clow单核细胞亚群分化的转录调控机制。第二部分:（1）HHcy小鼠Ly6Chigh单核细胞比HHcy小鼠Ly6Clow单核细胞共存在3605个显著差异表达基因;（2）在HHcy小鼠中Ly6Chigh单核细胞中炎症信号通路活化,而Ly6Clow单核细胞中淋巴细胞相关免疫信号通路活化。（3）HHcy小鼠Ly6Chigh单核细胞亚群鉴定出4个上调（Cebpa、Cebpe、Irf7和Trps1）和6个下调（Egr2、Foxm1、Myb、Pax5、Spib和Tbx21）的显著差异表达的转录因子调控靶向免疫学相关基因;（4）在野生型小鼠和HHcy小鼠中,Ly6Chigh单核细胞下调共刺激免疫检查点受体（CD2、GITR和TIM1）诱导的免疫细胞增殖和上调共刺激免疫检查点配体（LIGHT和SEMA4A）诱导的抗原启动和免疫细胞分化;（5）在野生型小鼠和HHcy小鼠中,Ly6Chigh单核细胞均高表达巨噬细胞谱系转录因子和细胞表面标记物,而Ly6Clow单核细胞高表达淋巴细胞谱系转录因子和细胞表面标记物。第三部分:（1）HHcy小鼠Ly6Chigh单核细胞比野生型小鼠Ly6Chigh单核细胞共筛选出691个显著差异表达基因,而HHcy小鼠Ly6Clow单核细胞较野生型小鼠Ly6Clow单核细胞共存在567个显著差异表达基因;（2）HHcy在Ly6Clow单核细胞中抑制代谢相关信号通路,而在Ly6Chigh中激活自然杀伤细胞信号通路;（3）HHcy在Ly6Chigh单核细胞中显著上调转录因子Ets1和Tbx21,在Ly6Clow单核细胞中上调转录因子Irf7和Fos;（4）HHcy下调Ly6Chigh单核细胞共抑制免疫检查点配体PD-L1/2,上调Ly6Clow单核细胞中共刺激免疫检查点受体DR3和ICOS;（5）HHcy小鼠中的HHcy通过增加CD3、DR3和ICOS的表达来增强Ly6Clow单核细胞中的淋巴细胞功能适应性。结论:Ly6Chigh单核细胞显示出丰富的炎症信号通路活化,和调控免疫检查点分子以抑制增殖和增加抗原启动免疫反应,并证明了分化为巨噬细胞和破骨细胞的潜力。Ly6Clow单核细胞表现出T细胞相关信号通路活化,并可能适应淋巴细胞的部分功能。Tg-h CBS+Cbs-/-小鼠中的HHcy强化Ly6Chigh单核细胞的炎性特性,并增强Ly6Clow单核细胞中的淋巴细胞功能适应性。