网络毒理学和单细胞分析揭示关键基因介导的双酚A对多囊卵巢综合征颗粒细胞功能的干扰

背景 双酚A（BPA）是一种典型的内分泌干扰化学物，与多囊卵巢综合征（PCOS）的发病机制有关；然而，其潜在的分子机制和病理生理过程仍不清楚。本研究旨在阐明BPA与PCOS相关基因网络之间的分子相互作用，并确定环境污染物对PCOS进展的联合影响。 方法 我们首先利用比较毒物基因组学数据库（CTD）鉴定了与双酚A（BPA）暴露和多囊卵巢综合征（PCOS）相关的重叠基因。从三个基因表达综合（GEO）数据集中提取差异表达基因（DEGs），同时从GeneCards数据库检索氧化应激和凋亡相关基因。随后，进行了一系列计算机模拟分析，包括蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络构建、功能富集分析、基因集富集分析（GSEA）、免疫浸润评估、列线图开发、CB-DOCK分子对接，以及小鼠卵巢数据集GSE268919（DHEA诱导的PCOS样模型）的单细胞RNA测序分析，以提供细胞类型分辨率的证据。最后，使用来自PCOS患者和健康对照的原代颗粒细胞以及KGN细胞进行体外验证，以评估hub基因的表达。通过CCK-8实验、流式细胞术、定量聚合酶链反应（qPCR）和蛋白质印迹法进行功能评估。 结果 我们在BPA暴露和PCOS之间鉴定了139个hub基因，富集于激素代谢、卵巢类固醇生成和生殖信号通路——其中凋亡通路与这些hub基因显著相关，表明BPA对PCOS中的细胞存活产生深远影响。确定了五个hub基因（PTAFR、RACGAP1、CYP19A1、FSHR、DMD），整合这些基因的列线图显示出较强的PCOS预测准确性。单基因GSEA进一步将hub基因与免疫调节、炎症和细胞凋亡联系起来——验证了它们与PCOS中凋亡过程的功能相关性。免疫细胞浸润分析显示PCOS组与对照组之间存在差异，hub基因与特定免疫亚群（例如促炎细胞）相关，可能加剧卵巢组织中的凋亡信号。分子对接显示BPA与hub基因蛋白产物之间具有强结合亲和力，表明BPA直接干扰其在调节细胞凋亡中的作用。在小鼠卵巢scRNA-seq数据集（GSE268919）中，我们观察到Cyp19a1和Dmd（小鼠基因符号）的细胞类型特异性失调，压力/凋亡特征在特定卵巢细胞群体中富集，从而为hub基因相关表型提供了支持性的细胞类型定位。体外验证证实了PCOS原代颗粒细胞中hub基因的表达失调；BPA处理剂量依赖性地调节hub基因表达，抑制KGN细胞增殖，并显著诱导颗粒细胞凋亡。 结论 BPA暴露通过关键基因调控驱动凋亡相关的分子重编程，破坏PCOS中颗粒细胞的存活，从而阐明了环境污染物与PCOS进展之间的机制联系，并突出了潜在的分子干预靶点。 关键词 诊断生物标志物、内分泌干扰物、颗粒细胞凋亡、网络毒理学、多囊卵巢综合征、单细胞测序