影響因子：7

研究概述：早發(fā)性卵巢功能不全（Premature Ovarian Insufficiency, POI）是一種在40歲之前卵巢功能停止的生殖障礙澳骤，影響至少1%的育齡婦女±奖。患有POI的個(gè)體通常經(jīng)歷亞不孕和通常與更年期相關(guān)的癥狀为肮，這可能嚴(yán)重影響她們的生活質(zhì)量。但是由于卵巢功能的不完全恢復(fù)和嚴(yán)重副作用的存在肤京，現(xiàn)有的治療效力有限颊艳。因此，迫切需要在POI的診斷和管理方面取得進(jìn)展忘分，以更好地解決這一狀況籽暇。越來(lái)越多的證據(jù)表明，線粒體饭庞，如線粒體代謝途徑的變化戒悠、炎癥反應(yīng)的觸發(fā)、活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）穩(wěn)態(tài)的破壞和細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)舟山，最終可能導(dǎo)致POI的進(jìn)一步發(fā)展绸狐。此外，功能失調(diào)的線粒體通過(guò)損害線粒體動(dòng)態(tài)累盗、線粒體DNA（mtDNA）突變的累積和電子傳遞鏈功能障礙等機(jī)制寒矿，與驅(qū)動(dòng)卵巢老化有關(guān)。在卵子中刪除線粒體融合基因Mfn2會(huì)導(dǎo)致卵子成熟和卵泡發(fā)育受損若债。同樣符相，靶向刪除分裂基因Drp1會(huì)降低卵子質(zhì)量。這提示了：對(duì)線粒體靶向治療的可將為POI的管理提供新的見解。并且啊终，POI的進(jìn)展通常與免疫調(diào)節(jié)相關(guān)镜豹。例如，增強(qiáng)的T輔助細(xì)胞1（Th1）細(xì)胞浸潤(rùn)導(dǎo)致濾泡閉鎖和卵巢功能障礙蓝牲，可以通過(guò)調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞有效抵消趟脂。Th1/Treg比率的提高和炎癥細(xì)胞因子譜的變化是POI的關(guān)鍵致病因素。此外例衍，線粒體在促炎反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用昔期，影響免疫細(xì)胞的激活和分化；來(lái)自線粒體的幾種信號(hào)參與了NLRP3佛玄、NLRP6和其他炎癥體的激活硼一。免疫代謝學(xué)的研究表明，線粒體功能障礙調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能梦抢，有助于T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫疾病般贼。然而，POI背景下線粒體功能障礙與免疫微環(huán)境之間復(fù)雜的相互作用仍然了解不足惑申。所以在本研究中，作者調(diào)查了線粒體相關(guān)基因如何促進(jìn)POI的發(fā)展以及它們與免疫微環(huán)境的相關(guān)性翅雏。作者使用了GSE128240圈驼、GSE233743，GSE39501望几，GSE200612绩脆，以及MitoCarta 3.0數(shù)據(jù)集，確定POI的潛在藥物候選物橄抹，提供了治療策略的新視角靴迫，并改善POI的管理。具體研究如下：

關(guān)于非腫瘤生信楼誓，我們也解讀過(guò)很多玉锌，主要有以下類型
1 單個(gè)疾病WGCNA+PPI分析篩選hub基因
2 單個(gè)疾病結(jié)合免疫浸潤(rùn)，熱點(diǎn)基因集疟羹，機(jī)器學(xué)習(xí)算法等
3 兩種相關(guān)疾病聯(lián)合分析主守，包括非腫瘤結(jié)合非腫瘤，非腫瘤結(jié)合腫瘤或者非腫瘤結(jié)合泛癌分析
4 基于分型的非腫瘤生信分析
5 單細(xì)胞結(jié)合普通轉(zhuǎn)錄組生信分析

研究結(jié)果：

與POI相關(guān)的差異表達(dá)基因和功能富集分析

作者使用了三個(gè)公開的數(shù)據(jù)集（GSE39501榄融、GSE128240和GSE233743）参淫，進(jìn)行分析表達(dá)發(fā)生顯著變化的基因分析。在GSE39501數(shù)據(jù)集中檢測(cè)到總共596個(gè)差異表達(dá)基因（DEGs）愧杯，包括360個(gè)上調(diào)基因和236個(gè)下調(diào)基因涎才；在GSE128240數(shù)據(jù)集中檢測(cè)到2378個(gè)DEGs，包括1343個(gè)上調(diào)基因和1035個(gè)下調(diào)基因力九；在GSE233743數(shù)據(jù)集中檢測(cè)到4714個(gè)DEGs耍铜，包括1171個(gè)上調(diào)基因和3543個(gè)下調(diào)基因（圖a-h）邑闺。并且，GSE39501數(shù)據(jù)集DEGs主要參與了與細(xì)胞周期业扒、細(xì)胞分裂检吆、磷酸化、RNA聚合酶II的正向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄程储、DNA模板化的正向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄相關(guān)通路蹭沛，并在包括FoxO信號(hào)通路、卵子減數(shù)分裂章鲤、孕酮介導(dǎo)的卵子成熟摊灭、調(diào)節(jié)干細(xì)胞多能性信號(hào)通路中富集；GSE128240數(shù)據(jù)集DEGs主要參與了與前后模式規(guī)范败徊、葡萄糖穩(wěn)態(tài)帚呼、近端/遠(yuǎn)端模式形成、骨骼系統(tǒng)發(fā)育皱蹦、固醇生物合成過(guò)程相關(guān)通路煤杀，并在包括脂肪細(xì)胞因子信號(hào)通路、膽汁分泌沪哺、肝細(xì)胞癌沈自、固醇生物合成、Wnt信號(hào)通路中富集辜妓；GSE233743數(shù)據(jù)集1-DEGs主要參與了與膽固醇生物合成過(guò)程枯途、膽固醇代謝過(guò)程、固醇生物合成過(guò)程籍滴、固醇代謝過(guò)程相關(guān)的通路酪夷，并在包括軸突導(dǎo)向、DNA復(fù)制孽惰、脂肪酸代謝晚岭、固醇生物合成、萜類骨架生物合成的信號(hào)通路中富集勋功；GSE233743數(shù)據(jù)集2/3-DEGs主要參與了與凋亡過(guò)程腥例、軸突導(dǎo)向、細(xì)胞對(duì)鈣離子的響應(yīng)酝润、恐懼反應(yīng)燎竖、正向調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞增殖相關(guān)通路，并在包括軸突導(dǎo)向要销、脂肪酸代謝构回、IL-17信號(hào)通路、NF-kappa B信號(hào)通路、破骨細(xì)胞分化的信號(hào)通路中富集纤掸。

POI中的線粒體相關(guān)差異表達(dá)基因

接下來(lái)脐供，作者根據(jù)MitoCarta 3.0數(shù)據(jù)庫(kù)確定了與線粒體相關(guān)的DEGs（MitoDEGs）〗韫颍總共篩選出119個(gè)MitoDEGs（33個(gè)上調(diào)和86個(gè)下調(diào)）政己。具體來(lái)說(shuō)，從GSE39501隊(duì)列中篩選出25個(gè)MitoDEGs掏愁，其中9個(gè)上調(diào)和16個(gè)下調(diào)歇由；從GSE128240隊(duì)列中篩選出73個(gè)MitoDEGs，其中18個(gè)上調(diào)和55個(gè)下調(diào)果港；從GSE233743隊(duì)列中篩選出93個(gè)MitoDEGs沦泌，其中40個(gè)上調(diào)和53個(gè)下調(diào)（GSE233743實(shí)驗(yàn)1中有82個(gè)MitoDEGs，35個(gè)上調(diào)和47個(gè)下調(diào)辛掠，實(shí)驗(yàn)2和3中有23個(gè)MitoDEGs谢谦，8個(gè)上調(diào)和15個(gè)下調(diào)）（圖a-d）。GO富集分析表明萝衩，與上調(diào)MitoDEGs最相關(guān)的GO富集分析包括甘油三酯代謝過(guò)程和線粒體呼吸鏈超復(fù)合物裝配回挽，而與下調(diào)MitoDEGs最相關(guān)的術(shù)語(yǔ)包括脂肪酸代謝過(guò)程和脂質(zhì)代謝過(guò)程（圖e-f）。代謝通路一致顯著猩谊，這一點(diǎn)通過(guò)KEGG分析得到證實(shí)（圖g-h）千劈。

PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和樞紐MitoDEG鑒定

作者使用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建了119個(gè)MitoDEGs的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)（圖a）。應(yīng)用MCODE插件識(shí)別基因簇模塊预柒，并使用CytoHubba插件對(duì)選定的基因進(jìn)行評(píng)分（圖b-c）队塘。鑒定了十個(gè)候選樞紐MitoDEGs袁梗，即Hadhb宜鸯、Cpt1a、Cpt2遮怜、Mrpl12淋袖、Mrpl51、Mrps7锯梁、Eci1即碗、Acaa1b、Acacb和Acss1陌凳。為了進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)剥懒，作者構(gòu)建了POI小鼠模型。RT-qPCR表明合敦，在POI模型和顆粒細(xì)胞（GCs）中Hadhb和Cpt1a的表達(dá)增加初橘，而Mrpl12、Mrps7和Acacb的表達(dá)減少（圖d-f）。鑒于Cpt1a顯示出最顯著的差異保檐，作者進(jìn)行了WB耕蝉，結(jié)果表明Cpt1a蛋白水平在POI小鼠卵巢和人類GCs中與對(duì)照組相比有所增加（圖e-g）。

單細(xì)胞核心MitoDEGs表達(dá)狀態(tài)的探索

接下來(lái)夜只，作者從8周齡和12月齡的C57BL/6J小鼠獲得了單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNA-seq)數(shù)據(jù)垒在。鑒定了十個(gè)細(xì)胞簇，并區(qū)分了七種主要的細(xì)胞類型：顆粒細(xì)胞（GCs扔亥，三個(gè)簇：0场躯、2和8）、基質(zhì)細(xì)胞（簇1）砸王、內(nèi)皮細(xì)胞（簇3）推盛、免疫細(xì)胞（兩個(gè)簇：4和9）、平滑肌細(xì)胞（簇5）谦铃、上皮細(xì)胞（簇6）和膜細(xì)胞（簇7）（圖a）耘成。除了GCs外，在老化組中發(fā)現(xiàn)了更大的細(xì)胞比例（圖b）驹闰。在上調(diào)基因中瘪菌，Cpt1a主要在老化組的GCs中表達(dá)，而Hadhb主要在膜細(xì)胞中表達(dá)（簇2和7）嘹朗。相比之下师妙，下調(diào)基因Mrpl12、Mrpl51和Mrps7主要在GCs中表達(dá)屹培，其次是在對(duì)照組的膜細(xì)胞和上皮細(xì)胞中默穴，而Eci主要在膜細(xì)胞中表達(dá)。但是褪秀，Cpt2的表達(dá)模式與作者前面結(jié)果不一致蓄诽，并且在該數(shù)據(jù)集中無(wú)法檢測(cè)到Acaa1b、Acacb和Acss1的表達(dá)（圖c-i）媒吗。

POI中的線粒體特征

作者計(jì)算了呼吸鏈復(fù)合體基因與樞紐MitoDEGs之間的Spearman相關(guān)系數(shù)仑氛。結(jié)果顯示，與Cpt1a闸英、Mrpl12锯岖、Mrpl51、Mrps7和Eci1表達(dá)的呼吸鏈相關(guān)基因存在正相關(guān)甫何，而與Hadhb和Cpt2表達(dá)存在負(fù)相關(guān)（圖a-e）出吹。隨后調(diào)查了線粒體的潛在代謝特征七個(gè)樞紐MitoDEGs（Hadhb、Cpt1a辙喂、Cpt2捶牢、Mrpl12赃额、Mrpl51、Mrps7和Eci1）主要與參與脂質(zhì)叫确、氨基酸跳芳、碳水化合物、金屬和輔因子竹勉、核苷酸和維生素代謝的基因相關(guān)飞盆。這些發(fā)現(xiàn)與上述功能富集結(jié)果一致。此外次乓，線粒體分裂/融合和線粒體自噬相關(guān)基因主要與上述七個(gè)樞紐MitoDEGs相互作用（圖f-h）吓歇。

POI中的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)分析

通過(guò)ImmuCellAI算法，作者分析了對(duì)照組和POI組中的36種免疫細(xì)胞浸潤(rùn)情況票腰。其中城看，17種細(xì)胞類型表現(xiàn)出顯著差異。單核細(xì)胞和生發(fā)中心B細(xì)胞在POI組中的豐度較低杏慰，而多種巨噬細(xì)胞（包括巨噬細(xì)胞测柠、M1型巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞）和T細(xì)胞（包括T細(xì)胞、CD4 T細(xì)胞缘滥、CD8 T細(xì)胞轰胁、CD4 Tm細(xì)胞、輔助T細(xì)胞朝扼、CD8 Tc細(xì)胞和CD8 Tem細(xì)胞）的豐度較高（圖a-b）赃阀。隨后觀察到浸潤(rùn)免疫細(xì)胞之間的多種相關(guān)性。根據(jù)免疫評(píng)分擎颖，CD8 T細(xì)胞和CD8 Tc細(xì)胞之間榛斯、CD8 T細(xì)胞和CD8 Tcm細(xì)胞之間、巨噬細(xì)胞和M1型巨噬細(xì)胞之間以及巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞之間的協(xié)同效應(yīng)最強(qiáng)搂捧。然而驮俗，CD8 Tcm細(xì)胞和粒細(xì)胞之間以及M1型巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞之間的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)最強(qiáng)，其次是巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞之間以及CD8 Tc細(xì)胞和粒細(xì)胞之間的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)（圖c）异旧。隨后意述，作者評(píng)估了MitoDEGs/線粒體相關(guān)基因與免疫細(xì)胞之間的潛在關(guān)系提佣。具體來(lái)說(shuō)吮蛹，Hadhb與輔助T細(xì)胞、CD8 T細(xì)胞拌屏、CD8 Tcm細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)呈正相關(guān)潮针，但與粒細(xì)胞的浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)。Cpt1a與嗜堿細(xì)胞和濾泡B細(xì)胞的浸潤(rùn)呈正相關(guān)倚喂，但與NKT每篷、pDC瓣戚、MoDC和樹突狀細(xì)胞的浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)。Cpt2與未成熟CD4 T細(xì)胞焦读、CD4 T細(xì)胞和輔助T細(xì)胞的浸潤(rùn)呈正相關(guān)子库，但與B細(xì)胞的浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)。Mrpl12與單核細(xì)胞浸潤(rùn)呈正相關(guān)矗晃，但與pDC浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)仑嗅。Mrpl51與中性粒細(xì)胞和Tregs的浸潤(rùn)呈正相關(guān)，但與樹突狀細(xì)胞的浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)张症。Mrps7與單核細(xì)胞浸潤(rùn)呈正相關(guān)仓技，但與M2型巨噬細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和M1型巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)俗他。Eci1與中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)呈正相關(guān)脖捻，但與樹突狀細(xì)胞的浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)。此外兆衅，Acaa1b地沮、Acss1和Acacb與邊緣區(qū)B細(xì)胞的浸潤(rùn)呈正相關(guān)，但與嗜酸性粒細(xì)胞和記憶B細(xì)胞的浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)（圖d）羡亩。

作者進(jìn)一步使用Spearman方法評(píng)估MitoDEGs與免疫檢查點(diǎn)（圖a）或免疫相關(guān)基因（圖b-c）之間的關(guān)系诉濒。總的來(lái)說(shuō)夕春，除Acaa1b未荒、Acacb和Acss1外，7個(gè)MitoDEGs與免疫檢查點(diǎn)及志、抗菌藥物片排、BCR信號(hào)通路、趨化因子受體速侈、趨化因子率寡、白細(xì)胞介素受體、白細(xì)胞介素倚搬、細(xì)胞因子冶共、細(xì)胞因子受體、TCR信號(hào)通路和自然殺傷細(xì)胞的細(xì)胞毒性相關(guān)每界。

cMap分析和分子對(duì)接

最后作者利用cMap分析揭示了九種候選化合物——calyculin捅僵、amodiaquine、eudesmic acid眨层、cefotaxime庙楚、BX-912、prostratin趴樱、SCH-79797馒闷、HU-211和pizotifen（圖a）酪捡。進(jìn)行了分子對(duì)接模擬，以闡明這些藥物的治療機(jī)制纳账。在cMap數(shù)據(jù)庫(kù)中排名第一的calyculin逛薇，其3D結(jié)構(gòu)無(wú)法從PubChem獲得。排名第二的amodiaquine是一種組胺受體激動(dòng)劑疏虫，因其在卵泡發(fā)育和排卵中的參與而被選為與樞紐MitoDEGs編碼的蛋白質(zhì)進(jìn)行對(duì)接的藥物金刁。amodiaquine與Hadhb、Cpt1a议薪、Cpt2尤蛮、Mrpl51、Eci1斯议、Acacb和Acss1之間的結(jié)合能量分別為?7产捞、?8.5、?8哼御、?6.1坯临、?7.6、?6.2和?8.2 kcal/mol（b-h）恋昼。

研究總結(jié)：

本研究通過(guò)綜合生物信息學(xué)分析看靠，旨在識(shí)別與早發(fā)性卵巢功能不全（POI）相關(guān)的線粒體相關(guān)基因簽名，并探索其與免疫浸潤(rùn)的關(guān)聯(lián)液肌。作者從GEO數(shù)據(jù)庫(kù)獲取了與POI相關(guān)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)挟炬，通過(guò)構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)來(lái)識(shí)別樞紐生物標(biāo)志物，并通過(guò)實(shí)時(shí)定量PCR和西方印跡進(jìn)一步驗(yàn)證嗦哆。此外谤祖，通過(guò)單細(xì)胞RNA測(cè)序分析，研究了這些基因在不同細(xì)胞類型中的表達(dá)情況老速。研究結(jié)果表明粥喜，共識(shí)別出119個(gè)與線粒體相關(guān)的的差異表達(dá)基因（MitoDEGs），這些基因在代謝途徑中顯著富集橘券。其中额湘，Hadhb、Cpt1a旁舰、Mrpl12和Mrps7這四個(gè)基因在POI模型和人類顆粒細(xì)胞（GCs）中得到了確認(rèn)锋华，它們?cè)贕Cs和膜細(xì)胞中的積累與POI的病理生理學(xué)相關(guān)。免疫分析揭示了POI組和對(duì)照組之間在巨噬細(xì)胞鬓梅、單核細(xì)胞和其他15種免疫細(xì)胞類型上的差異供置。此外谨湘，研究還發(fā)現(xiàn)七個(gè)核心基因MitoDEGs（Hadhb绽快、Cpt1a芥丧、Cpt2、Mrpl12坊罢、Mrpl51续担、Mrps7和Eci1）與多種功能相關(guān)，包括線粒體呼吸復(fù)合體活孩、動(dòng)態(tài)變化物遇、線粒體自噬、線粒體代謝憾儒、免疫相關(guān)基因和免疫細(xì)胞询兴。總的來(lái)說(shuō)起趾，本研究強(qiáng)調(diào)了線粒體功能與免疫反應(yīng)在POI發(fā)展中的相互作用诗舰，并識(shí)別了MitoDEGs作為POI早期診斷、監(jiān)測(cè)和個(gè)性化治療的可靠生物標(biāo)志物的潛力训裆。這些發(fā)現(xiàn)為未來(lái)POI的臨床治療提供了新的視角和潛在的治療靶點(diǎn)眶根。