Exploring the Single-Cell Landscape of Immune Cells in Human Livers Affected by Hepatitis B Virus-Related Cirrhosis

Abstract

Hepatitis B virus (HBV) infection is a major aetiology of cirrhosis. But the understanding of the immune microenvironment in individuals with HBV-associated cirrhosis remains limited. We utilized single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) to analyze the transcriptomes of 76,210 immunocytes in six normal livers and five chronic HBV infection induced cirrhosis. We identified a unique immune landscape characterized by the accumulation of Macrophage-CD9/IL18, Macrophage-C1QA, NK Cell-JUNB, CD4+ T cell-IL7R, and a depletion of B cell-IGLC1 in chronic HBV infection induced cirrhosis. Furthermore, our analysis indicates heightened cell communication between myeloid cells and other immunocytes in HBV-related cirrhosis. Pseudotime analysis revealed a notable accumulation of relatively mature cells and a depletion of relatively naive cells in HBV-induced cirrhosis among myeloid cells, NK cells, and B cells. Additionally, we noted an increase in antigen processing and presentation capabilities in myeloid cells, while NK cell-mediated cytotoxicity was significantly diminished in chronic HBV infection induced cirrhosis. These findings provide valuable insights into the immune landscape of HBV-induced cirrhosis, indicating that activated myeloid cell accumulation and impaired NK cell cytotoxicity are associated with HBV-induced cirrhosis.

Eine chronische Hepatitis-B-Virus-(HBV)-Infektion ist eine wesentliche Ursache der Leberzirrhose. Allerdings ist das immunologische Mikromilieu der Leber bei Patient:innen mit HBV-Zirrhose noch schlecht verstanden. In dieser Studie haben wir die Transkriptome von 76.210 Immunzellen in den Lebern von sechs gesunden Personen und fünf Patient:innen mit HBV-Zirrhose mittels Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) analysiert. Unsere Analyse zeigte erhebliche immunologische Unterschiede bei der HBV-Zirrhose. Wir identifizierten ein einzigartiges Immunökosystem, das durch die Akkumulation von Makrophagen-CD9/IL18, Makrophagen-C1QA, NK-Zellen-JUNB, CD4+ T-Zellen-IL7R und einem Verlust von B-Zellen-IGLC1 bei HBV-Zirrhose gekennzeichnet ist. Darüber hinaus legen die Analysen eine erhöhte Zellkommunikation zwischen myeloiden Zellen und allen anderen Immunzellen bei HBV-assoziierten Zirrhose nahe. Die Pseudotime-Analyse von myeloiden Zellen, NK-Zellen und B-Zellen zeigte eine signifikante Akkumulation von relativ reifen Zellen und einen Rückgang von relativ naiven Zellen bei HBV-Zirrhose. Darüber hinaus beobachteten wir eine Hochregulation der Antigenverarbeitungs- und präsentationskapazitäten in myeloiden Zellen, während die durch NK-Zellen vermittelte zytotoxische Aktivität bei HBV-Zirrhose wesentlich reduziert war. Diese Ergebnisse liefern wertvolle Einblicke in die Immunlandschaft der HBV-Zirrhose und deuten darauf hin, dass die Akkumulation aktivierter myeloider Zellen und die Beeinträchtigung der NK-Zellzytotoxizität mit der HBV-Zirrhose assoziiert sind.