Single-cell reconstruction of the adult human heart during heart failure and recovery reveals the cellular landscape underlying cardiac function

收缩性 心力衰竭 心功能曲线 电池类型 人的心脏 转录组 细胞 细胞生物学 生物 心肌细胞 心肌细胞 心脏病学 内科学 医学 哺乳动物心脏 遗传学 基因表达 基因
作者
Li Wang,Yu Peng,Bingying Zhou,Jiangping Song,Zheng Li,Mingzhi Zhang,Guangran Guo,Yin Wang,Xiao Chen,Leng Han,Shengshou Hu
出处
期刊:Nature Cell Biology [Nature Portfolio]
卷期号:22 (1): 108-119 被引量:349
标识
DOI:10.1038/s41556-019-0446-7
摘要

Owing to the prevalence and high mortality rates of cardiac diseases, a more detailed characterization of the human heart is necessary; however, this has been largely impeded by the cellular diversity of cardiac tissue and limited access to samples. Here, we show transcriptome profiling of 21,422 single cells-including cardiomyocytes (CMs) and non-CMs (NCMs)-from normal, failed and partially recovered (left ventricular assist device treatment) adult human hearts. Comparative analysis of atrial and ventricular cells revealed pronounced inter- and intracompartmental CM heterogeneity as well as compartment-specific utilization of NCM cell types as major cell-communication hubs. Systematic analysis of cellular compositions and cell-cell interaction networks showed that CM contractility and metabolism are the most prominent aspects that are correlated with changes in heart function. We also uncovered active engagement of NCMs in regulating the behaviour of CMs, exemplified by ACKR1+-endothelial cells, injection of which preserved cardiac function after injury. Beyond serving as a rich resource, our study provides insights into cell-type-targeted intervention of heart diseases.
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