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！

文摘 2024-11-15 10:00 上海

想投高分生信的小伙伴今天来对了，大海哥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大海哥往下看看吧~

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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。

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