IF:11.4!双1区顶刊中的“水刊”,巨好投!青岛农大张西峰团队:铁元素切入,多组学加持,4个月拿下!这波操作赢麻了!

学术   2024-11-11 19:00   上海  
想投高分生信的小伙伴今天来对了,小云带来的这本综合性期刊潜力满满。创刊以来,影响因子一路攀升,接收各个方向的文章,例如医学、药学、农学、生物学、牙科等。对生信文章也是非常友好的。目前,JCR和中科院分区均为综合类1区。自引率常年保持在1.5%一下,国人发文排名第一,审稿周期稍慢(4个月左右),着急见刊的宝子可能需要慎重。说了这么多到底是何方神圣呢?
这本期刊就是Journal of Advanced Research(IF:11.4)。近日,青岛农大张西峰教授团队在该杂志发表了一篇多组学研究。该研究通过整合转录组学、微生物组学和血清代谢组学的方法,全面评估了莲藕多糖铁(LRPF)对缺铁雄性小鼠生殖健康的影响。文章整体实验量不是很大,用到的也是一些常规的实验方法,例如WB,免疫组化,免疫荧光,ELISA等。4个月发一篇双一区11分+的文章,性价比可谓非常高了,心动的小伙伴赶紧跟着小云往下看看吧~
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题目:一项多组学研究表明,莲藕多糖铁通过激活PPARγ促进类固醇激素的合成来改善铁缺乏引起的睾丸损伤
发表时间:2024.9
研究背景
缺铁是严重影响男性生殖健康的常见营养问题。莲藕多糖铁(LRPF)是一种新型的营养补充剂,可能改善缺铁引起的损伤,但其机制尚不清楚。在这项研究中,作者通过整合转录组学、微生物组学和血清代谢组学,全面确定了LRPF对缺铁小鼠生殖的益处。
研究结果
缺铁致少精症基因靶点筛选
为了评估LRPF对缺铁小鼠睾丸发育的影响,作者建立了缺铁小鼠模型和补充LRPF的挽救模型,并对它们进行了多组学分析,包括全转录组学、微生物组学和代谢组学。通过GeneCards数据库,确定了349个与缺铁导致少精子症高度相关的基因。利用GOGeNET数据库进行富集分析显示,这些靶基因与男性不育和少精子症有关。在PPI网络中,确定了几个参与激素合成的关键蛋白。    
LRPF能有效缓解因缺铁引起的男性生殖功能障碍
在FeD组,间质细胞结构更松散,精管壁变薄,管腔内生殖细胞数量明显减少。然而,补充LRPF后,睾丸结构变得更紧密,间质变得更饱满,精小管壁似乎恢复,生殖细胞数量增加。HE结果显示,LRPF增加了缺铁小鼠附睾管腔中的精子数量。添加LRPF后,精子浓度与FeD组相比显著升高,与CON组相比差异不显著。紧密连接蛋白是血睾丸屏障的重要组成部分。FeD组睾丸GJA1、Occludin和ZO-1的表达显著降低。然而,补充LRPF有效地抵消了这种变化,表明它在维持血睾丸屏障的完整性方面具有潜在的作用。WB结果显示,FeD睾丸中DAZL、DDX4、SYCP1和SYCP2蛋白的表达降低。然而,LRPF增加了这些蛋白的表达,表明它具有促进减数分裂的潜力。免疫组织化学进一步证实,LRPF可以增加缺铁小鼠睾丸中DAZL和DDX4蛋白的表达。    
   
LRPF能有效缓解因缺铁引起的肠道微生物失衡
分析了三组在不同分类水平上肠道微生物群的相对丰度,以确定肠道微生物群组成的具体变化。在属水平上,LRPF显著逆转了FeD组中假单胞菌、乳杆菌、葡萄球菌、肠球菌和叶绿体的变化。物种丰度表的维恩图显示,LRPF引起了FeD组肠道菌群的显著变化。
α多样性描述了微生物群落的丰度和多样性。LRPF对缺铁状态下肠道微生物多样性有一定的改善趋势,表现为Shannon指数升高,但chao1指数变化不明显。三元图显示三类群在不同分类水平上的优势种存在差异。在FeD组中葡萄球菌为优势属,在LRPF组中肠球菌为优势属。
用LEfSe来鉴定组间有显著差异的生物标志物。使用随机森林算法下属层次对肠道微生物群落进行高效分类。基于这两种算法,发现假单胞菌、乳杆菌、肠球菌和无色杆菌是标致菌。将前10个富集属与精子浓度进行Spearman相关分析,发现多微生物变化与精子浓度相关,提示肠道微生物群与精子浓度之间存在联系。    
LRPF改善由缺铁引起的血清代谢改变
对每组进行主成分分析,然后使用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)来预测和验证样本类别。所有代谢物的OPLS-DA分析显示,LRPF组和FeD组小鼠的总体血清分布趋势明显分离。对FeD和LRPF组之间的差异代谢物进行了KEGG富集分析,观察到类固醇激素生物合成、脂肪酸降解、卵巢类固醇生成和类固醇生物合成的显著变化。    
FeD和LRPF组共有20种差异代谢物,聚类表达热图显示了它们的表达情况。差异代谢物与精子浓度的Spearman相关分析显示,精子浓度与N-PAGln呈显著正相关,精子浓度与EC、顺-2-十烯酸呈显著负相关。表明,LRPF可能调节这两种代谢物的水平,可能有利于雄性生殖。
在小鼠灌胃上述物质后,观察到EC显著降低了精子浓度,而N-PAGln对精子浓度没有显著影响。组织学分析显示,EC对睾丸内部结构有严重的负面影响。给药后,睾丸中DAZL和DDX4蛋白表达降低,提示EC可能干扰睾丸减数分裂,对雄性生殖产生负面影响。睾丸免疫荧光显示EC降低DAZL蛋白表达,N-PAGln增加DAZL蛋白表达。这些发现表明LRPF可以通过调节代谢来改善缺铁引起的男性生殖损伤。    
LRPF对缺铁小鼠睾丸发育的转录组效应
FeD组共显示564个基因,其中上调基因314个,下调基因250个。对FeD组睾丸中DEGs生物过程的GO分析显示,代谢过程、类固醇细胞过程、代谢激素过程、类固醇激素代谢过程、类固醇激素生物合成过程和激素过程富集。KEGG富集分析还揭示了与卵巢类固醇生成和类固醇生物合成的关联。LRPF组睾丸中有1672个基因上调,2352个基因下调。对LRPF组DEGs生物过程的GO富集分析显示其与类固醇代谢过程有关。这些结果表明,LRPF可能通过调节类固醇代谢来改善铁缺乏引起的生殖损伤。KEGG富集分析结果显示,差异基因在脂肪酸代谢中显著富集,提示脂肪酸代谢可能在本研究感兴趣的生物学过程中发挥重要作用。    
LRPF促进铁缺乏小鼠睾丸中类固醇激素的表达
比较聚类分析显示,在FeD和LRPF组中,类固醇生物合成过程、类固醇代谢过程和类固醇生物合成过程富集。使用ClueGO构建了与其相应途径相关的基因网络。生成了一个维恩图来确定LRPF在治疗缺铁和少精子症中的关键靶基因。产生了7个共识相关基因。PPI网络验证了CYP11A1和CYP17A1是必不可少的。检测了睾丸中类固醇合成代谢相关蛋白的表达,发现LRPF显著恢复了因缺铁而降低的StAR、HSD178B6、CYP11A1、CYP17A1和LHCGR蛋白水平。免疫组织化学进一步证实,LRPF促进了铁缺乏小鼠睾丸中StAR和CYP17A1蛋白的表达。LRPF可显著提高血清睾酮、LH和FSH水平。此外,EC处理小鼠睾丸中StAR和CYP17A1蛋白表达显著降低,而N-PAGln处理小鼠睾丸中没有变化。免疫组化进一步证明EC降低了睾丸中CYP17A1的表达。    
   
LRPF激活小鼠睾丸中的PPARγ,促进类固醇合成
接下来,研究了LRPF改善缺铁引起的男性生殖损伤的调控机制。在LRPF睾丸和FeD睾丸中共发现302个DEGs。功能富集分析显示其与生物合成类固醇过程、细胞色素P450对外源药物的代谢以及PPAR信号通路有关。ClueGO分析显示,在FeD组中,睾丸FABP5和PPARγ的表达降低,在补充LRPF后显著改善。WB结果显示, LRPF可促进缺铁状态培养的TM3中CYP17A1和PPARγ的表达。    
为了进一步研究睾丸PPAR信号传导与类固醇合成之间的联系,用GW9662(一种PPARγ抑制剂)处理TM3细胞,发现它显著降低了PPARγ和FABP5的表达。此外,减少PPARγ后,TM3细胞中StAR和CYP17A1蛋白的表达也降低。在体内,发现EC显著降低了睾丸中PPARγ蛋白的表达,而N-PAGln对PPARγ的表达没有显著影响。
文章小结  
该研究通过整合转录组学、微生物组学和血清代谢组学,全面确定了LRPF对缺铁小鼠生殖的益处。主要亮点如下:
1)LRPF通过调节肠道菌群稳态促进精子发生,并协同改善血清类固醇和脂肪酸相关代谢物。
2)LRPF增加PPARγ蛋白的表达,促进类固醇激素的合成。
3)缺铁主要增加菊花乙酯含量,抑制睾丸中PPARγ蛋白表达,从而抑制STAR和CYP17A1蛋白表达。
这篇文章中各式生信分析可谓是应接不暇,虽然是11分+的文章,但是涉及到的实验并不多,也不复杂,非常容易复现,想复现的可以滴滴小云~

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