睾丸体细胞中关键转录因子在NOA疾病发生中的作用

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背景:非阻塞性无精子症(NOA)被定义为射精过程中由于精子发生失败而完全没有产生精子,是男性不育最重要的原因之一。目前,NOA仍是男性不育症中最具挑战性和临床上最严重的一种形式,且主要与基因异常有关。较小比例的NOA是由先天性因素引起的,如Klinefelter综合征和Y染色体无精子症因子区域的微缺失,其余病例大多原因不明,并被诊断为特发性无精子症(i NOA),占病例总数的70%以上。最近,研究发现,即使在细胞发育和分化之后,成人体细胞的和功能的维持也依赖于转录因子(TF)的持续活性。有些TF不仅可以通过表达量影响细胞功能,还可以调节细胞分化。睾丸体细胞中越来越多的TFs被发现在精子发生和睾丸发育过程中调节多种基本细胞功能。然而,目前还不清楚睾丸体细胞中的TFs如何在NOA的发生中发挥作用,这值得我们进一步研究,从而为临床NOA的治疗策略提供了新的思路。目的:探讨睾丸体细胞中特异性转录因子之间的相互调控关系和因果关系。确定睾丸间质细胞(LCs)中影响NOA发生的转录因子,为临床NOA的治疗策略提供了新的线索。方法:(1)本研究利用Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中的单细胞RNA-Seq数据集(GSE149512)进行单细胞下游分析,将细胞进行分群注释,对各群细胞的标记基因进行GO功能富集,对NOA患者睾丸体细胞群进行GSVA分析,构建睾丸体细胞转录调控网络(TRNs),以解释转录因子(TFs)之间的相互调控关系和因果关系。(2)分析NOA组LLCs中的差异基因,并与人转录因子取交集,对差异基因进行GO、KEGG、GSEA富集分析,以及差异基因的PPINs,并对LCs进行拟时间分析,最后使用免疫荧光实验对差异转录因子进行表达验证。结果:(1)我们通过标记基因定义了10种睾丸细胞类型,发现在i NOA睾丸中间质细胞(LCs)和巨噬细胞(tMΦ)的比例显著增加。我们在iNOA LCs中发现了包括Lhx9、Klf8、Klf4、Arid5b和Rxrg在内的特异性TFs。此外,我们在i NOA睾丸巨噬细胞中发现了特定的TFs,如Pou2f2、Spib、Irf5、Cebpa、Elk4和Klf6。所有这些确定的TFs都与细胞命运、功能和微环境的稳态密切相关。(2)我们发现了Egr1、Fosb、Klf4三个关键转录因子在i NOA的LCs中上调表达,这些转录因子都与LCs的细胞增殖、分化、功能密切相关。结论:我们的结果揭示了上述TFs表达及活性的改变可能会影响LCs和t MΦ的功能,最终导致精子发生异常,说明这些TFs在NOA的发生和发展中发挥着重要的调控作用。
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