脊椎結核（Spinal Tuberculosis, STB）與布氏桿菌脊椎炎（Brucellar Spondylitis, BS）在臨床表現與影像學檢查上常有高度重疊，導致診斷上的挑戰。為了釐清兩者在病灶層面的免疫病理機制與細胞狀態差異，一項由研究團隊進行的回顧性病例對照研究，透過整合組織病理學與單細胞轉錄體學（Single-cell transcriptomics）分析，揭示了兩者在發炎模式及泡沫細胞反應上的顯著不同，為脊椎感染性疾病的病理機制提供了新的研究框架。
研究團隊針對2020年1月至2024年12月間收治的80例脊椎結核與80例布氏桿菌脊椎炎病例進行回顧性分析。透過對手術切除的病灶組織進行蘇木精-伊紅染色（H&E staining）觀察，研究發現兩者雖皆以慢性發炎為主要特徵，但病灶型態存在顯著差異。脊椎結核主要表現為結核結節、乾酪樣壞死（Caseous necrosis）、朗漢斯巨細胞（Langhans giant cells）及肉芽腫性發炎；相較之下，布氏桿菌脊椎炎則更常出現漿細胞浸潤、泡沫細胞反應（Foamy cell reaction）、嗜酸性球浸潤以及纖維化修復。這些病理特徵的差異經統計分析顯示具有顯著意義（P < 0.05 或 P < 0.01）。
上述組織病理學的發現，確立了脊椎結核與布氏桿菌脊椎炎在局部免疫病理程式上的本質區別。脊椎結核呈現出典型的肉芽腫性壞死發炎模式，而布氏桿菌脊椎炎則傾向於展現慢性發炎與組織修復背景，特別是在泡沫細胞反應的表現上更為突出。這些病理特徵的差異，不僅有助於臨床醫師在病理診斷時進行區分，也為後續深入探討兩種疾病的細胞分子機制奠定了基礎，顯示出兩者在病灶微環境中存在截然不同的細胞組成與免疫反應路徑。
單細胞轉錄體學揭示細胞狀態
為了進一步解析病灶內的細胞異質性，研究團隊選取了6例具代表性的病例（脊椎結核與布氏桿菌脊椎炎各3例），針對新鮮病灶髓核組織進行單細胞核糖核酸定序（scRNA-seq）分析。研究共獲得67,274個高品質細胞，並鑑定出9種主要細胞類型。透過對單核球-巨噬細胞-樹突狀細胞（Mono_Macrophage_DC）譜系進行重新分群，研究人員識別出15個亞群，其中名為「Macro4」的巨噬細胞亞群在布氏桿菌脊椎炎病灶中呈現相對富集狀態。
研究結果顯示，Macro4亞群在布氏桿菌脊椎炎中表現出獨特的脂質重塑狀態。透過功能模組評分、基因集變異分析（GSVA）及細胞通訊分析（CellChat），研究人員發現Macro4亞群不僅表現出過氧化體增殖劑活化受體γ（PPARγ）、載脂蛋白E（APOE）、載脂蛋白C1（APOC1）、脂滴包被蛋白2（PLIN2）及細胞色素P450家族27亞家族A成員1（CYP27A1）的協調性表達，更在脂質液滴形成與膽固醇外排相關程式上表現活躍。這些數據支持Macro4作為布氏桿菌脊椎炎中與脂質重塑相關的巨噬細胞狀態，並顯示其在病灶微環境中可能參與了特定的細胞訊號傳遞。
泡沫細胞反應的驗證與臨床意義
為驗證轉錄體學的發現，研究團隊進一步利用雙重免疫螢光染色（Dual immunofluorescence）技術，針對CD68與CYP27A1、PLIN2或PPARγ進行組織層面的驗證。結果顯示，布氏桿菌脊椎炎病灶組織中，CD68與上述標記物的重疊比例顯著高於脊椎結核（P < 0.05）。此外，細胞通訊分析暗示Macro4亞群在布氏桿菌脊椎炎中，對肝細胞生長因子-間質上皮轉化因子（HGF-MET）訊號傳遞路徑的貢獻度較高，儘管這些配體-受體關係仍需視為轉錄體推論的候選交互作用。
總結而言，該研究透過整合多種技術手段，證實了脊椎結核與布氏桿菌脊椎炎在局部免疫病理上的顯著差異。脊椎結核以肉芽腫性壞死為核心，而布氏桿菌脊椎炎則伴隨更為顯著的泡沫細胞反應與組織修復特徵。Macro4巨噬細胞亞群被認定為布氏桿菌脊椎炎中特有的脂質重塑狀態，這些發現為脊椎感染性疾病的病理機制提供了重要的細胞層面框架。研究團隊強調，這些結果旨在提供病理與機制研究的基礎，而非作為單一的臨床診斷標準，未來仍需更多研究以驗證其臨床應用價值。
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原始資料來源: GO-AI-6號機
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