WHO 数据显示，目前全球喝酒的人超过 20 亿。酒精及其代谢产物会影响脏器功能，并增加心血管疾病、癌症、肝硬化和败血症的发病率。此外，大量饮酒会使人体对细菌和病毒感染的易感性增加。
2023 年 9 月 12 日，美国加州大学尔湾校区分子生物学与生物化学系 Ilhem Messaoudi 团队在 Stem Cell Reports 杂志发表了题为 Integrated single cell analysis shows chronic alcohol drinking disrupts monocyte differentiation in the bone marrow 的研究论文，从「骨子里」解释了长期饮酒为何会破坏机体免疫稳态。
来源：Stem Cell Reports
该研究以恒河猴（rhesus macaques）为模型。为了适应「喝酒」，在实验前 30 天，恒河猴的酒精摄入量从 0 g/kg/d 逐渐增加到 1.5 g/kg/d。随后，科研人员为恒河猴制定了「饮酒」时间表：自由获取，连续饮用含 4%（w/v）酒精的水 12 个月，后换回正常饮水 1 个月，以模拟长期酗酒后再戒酒。数据显示，恒河猴「饮酒」期间的酒精摄入量均在 4.0 g/kg/d 左右。
Ilhem Messaoudi 团队前期研究就已经发现，长期饮酒后，恒河猴外周单核细胞和组织驻留的巨噬细胞在受到多聚糖（LPS）刺激后肿瘤坏死因子-a（TNF-a）的分泌量会上升。
那么，「戒酒」一个月后，恒河猴体内的单核细胞会不会恢复到常态呢？
结果令人意外。研究人员收集了恒河猴的外周血单核细胞（PBMC），用细菌 Toll-样受体（TLR）的配体刺激后进行胞内细胞因子染色：TNF-a/IL-6 分泌型单核细胞的比例依然处于高位。
难道长期饮酒影响了动物骨髓造血祖细胞的分化？
于是研究人员将目光关注到持续「饮酒」12 个月的恒河猴的骨髓组织。有趣的是，流式细胞分析结果显示，持续「饮酒」并没有改变骨髓中经典单核细胞（CD14+CD16-）、中间型单核细胞（CD14+CD16+）、非经典单核细胞（CD14-CD16+）和巨噬细胞（CD169+）的相对比例；单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）可根据经典分子标记将细胞分为 11 个群（cluster），但持续「饮酒」也没有改变经典单核细胞、中间型单核细胞和非经典单核细胞的相对丰度。
数量没变，那可能是质量出了问题。研究人员随后分析了单核细胞群的基因差异表达情况。结果显示，持续「饮酒」会使经典、中间型和非经典单核细胞的 HSPA8、CCL4L1、EGR1、MAMU-DQA1 和 SELENOP 基因的表达水平下降，IL1B、S100A9、THBS1、HIF1A 和 IFI27 基因的表达水平上升（图 1I）。
在经典单核细胞，持续「饮酒」会引起 CCR2（与单核细胞迁移出骨髓相关）、趋化作用相关基因（CSF3R、VEGFA）、伤口响应基因（CD44、FN1）、慢性炎症反应基因（S100A8、S100A9）上调表达。而共刺激因子 CD80 的高表达则提示单核细胞活性增强（图 1M）。
在非经典单核细胞，持续「饮酒」会引起防御反应相关基因（MRC1、STAT1）和干细胞分化相关基因（MEF2C、CITED2）下调表达，伤口愈合相关基因（SERPINA1、THBS1）和细胞迁移相关基因（MIF、FN1）上调表达。
以上结果均提示，持续「饮酒」会改变骨髓驻留单核细胞的转录组，对单核细胞活性和从骨髓迁出产生潜在影响。
图 1. 持续「饮酒」会引起恒河猴骨髓驻留单核细胞转录组发生变化。
随后，通过集落形成单位实验（colony-forming unit assay），研究人员证实，持续「饮酒」会使骨髓中的 CD34+祖细胞更偏向粒细胞/单核细胞谱系方向分化。scRNA-seq 结果显示，CD34+祖细胞分化形成的单核细胞更具炎性反应性，抗原递呈功能下降。用 TLR 配体体外孵育也会使上述 CD34+祖细胞分泌更高水平的 TNF-a、IL-6、IL1b、G-CSF、CCL3（MIP-1a）和 IL-2（图 2）。
图 2. 持续「饮酒」促进骨髓造血祖细胞向促炎性单核细胞分化。
进一步的研究表明，持续「饮酒」会使骨髓中的造血祖细胞（hematopoietic stem cell progenitors，HSCPs）和共同髓系祖细胞（common myeloid progenitors，CMP）比例呈中等程度升高，而多能祖细胞比例上升更加显著。
再次运用 scRNA-seq，论文作者发现，持续「饮酒」也改变了 CD34+祖细胞的转录组，细胞增殖相关基因表达水平下降，氧化应激、炎症/细胞活化相关基因表达水平上升（图 3）。
图 3. 持续「饮酒」引起 CD34+骨髓髓样祖细胞转录组发生变化。
最后，研究人员还进行了单细胞 ATAC 测序（scATAC-seq），发现持续「饮酒」同样会使单核细胞的祖细胞在表观遗传层面发生改变。
综上所述，该研究构建了非人灵长动物的长期「饮酒」模型，并通过流式细胞分析、scRNA-seq 和 scATAC-seq 等方法证实，长期「饮酒」会引起骨髓造血祖细胞在表观遗传修饰、转录组水平发生改变，促使祖细胞向炎性单核细胞方向分化，为我们理解长期饮酒对健康，尤其是免疫功能的影响提供了更深入的视角。
参考资料：
[1] Lewis SA, Doratt BM, Qiao Q, Blanton M, Grant KA, Messaoudi I. Integrated single cell analysis shows chronic alcohol drinking disrupts monocyte differentiation in the bone marrow. Stem Cell Reports. 2023 Sep 12;18(9):1884-1897. doi: 10.1016/j.stemcr.2023.08.001.
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