基于Col1a2CreERtdTomato小鼠模型的阴茎成纤维细胞分布与定位研究及其生理病理意义

《The Journal of Sexual Medicine》：(012) Fibroblast Distribution and Localization in the Penis: A Col1a2CreERTom Mouse Model Study

本研究针对阴茎组织中成纤维细胞定位与分布研究工具匮乏的问题，利用Col1a2CreERtdTomato小鼠模型进行谱系示踪。研究发现阴茎组织中tdTom+成纤维细胞占比高达75%，且呈区域性分布，尤其在血管结构周围富集。该研究为理解成纤维细胞在阴茎生理及纤维化疾病中的作用提供了关键空间信息，对靶向治疗研发具有重要意义。

　　

在男性生殖系统健康中，阴茎的正常功能依赖于其精细的组织结构。其中，成纤维细胞作为结缔组织中的重要细胞成分，长期以来被认为主要承担合成胶原蛋白等细胞外基质的结构性角色。然而，近年来的研究逐渐揭示，成纤维细胞的功能远不止于此，它们积极参与组织修复、免疫调节乃至微环境稳态的维持。特别是在阴茎的勃起过程中，海绵体（corpus cavernosum）内的成纤维细胞被发现能够通过调节去甲肾上腺素（norepinephrine）的可用性来支持血管舒张，从而促进血液流入，这一发现将成纤维细胞提升到了勃起生理调节的关键参与者地位。

尽管其功能重要性日益凸显，科学界对阴茎内成纤维细胞的了解却存在一个巨大的盲区：它们究竟分布在何处？不同区域的分布是否有差异？这些空间分布特征是否与其多样化的功能密切相关？长期以来，由于缺乏能够特异、清晰地在复杂组织中原位显示成纤维细胞的技术手段，研究人员难以对这些问题给出准确的答案。这种认知上的局限，严重阻碍了人们对成纤维细胞在阴茎正常生理以及如勃起功能障碍（Erectile Dysfunction, ED）和阴茎纤维化等疾病中具体作用机制的深入理解。为了解决这一关键技术瓶颈，来自美国德克萨斯大学麦戈文医学院的研究团队开展了一项创新性的研究，并将其成果发表于《The Journal of Sexual Medicine》。

研究人员为开展此项研究，主要应用了几个关键技术方法。他们选用了特异性标记胶原蛋白表达细胞的Col1a2^CreERtdTomato (Tom) 转基因小鼠模型，通过腹腔注射他莫昔芬（tamoxifen）诱导Cre重组酶激活，从而永久性地标记表达II型胶原α2链（Collagen type II alpha 2 chain, Col1a2）的成纤维细胞，使其表达红色荧光蛋白tdTomato（tdTom）。研究设置了实验组（n=6）和野生型对照组（n=3）。在诱导完成后，采集小鼠阴茎组织进行切片，并利用荧光显微镜观察和定量分析tdTom阳性（tdTom⁺）细胞的分布和比例。

研究结果

成纤维细胞的有效标记与总体分布

研究结果显示，Col1a2^CreERtdTomato小鼠模型能够高效地标记阴茎中表达胶原的成纤维细胞。定量分析表明，在整个阴茎组织中，tdTom⁺的成纤维细胞占总细胞的比例高达75%。这一高标记效率证实了该模型用于研究阴茎成纤维细胞的可靠性。在野生型对照小鼠的阴茎组织中，未检测到任何tdTom⁺细胞，排除了非特异性荧光信号的可能，确保了实验结果的准确性。

成纤维细胞分布的显著区域性变异

通过对阴茎组织不同区域的细致观察，研究人员发现tdTom⁺成纤维细胞的分布并非均匀一致，而是存在明显的区域性变异（regional variation）。其中，在阴茎白膜下方区域（subtunica region），成纤维细胞的富集程度最高，tdTom⁺细胞的比例达到了惊人的93%。这表明该区域的细胞外基质代谢和重塑可能异常活跃，成纤维细胞在此扮演着尤为重要的角色。

成纤维细胞与血管结构的密切空间关系

进一步的空间定位分析揭示了tdTom⁺成纤维细胞一个关键的分布特征：它们广泛存在于整个阴茎组织中，但呈现出明显的倾向性定位，即主要富集于血管结构周围。特别是在阴茎勃起功能的核心部位——海绵体内部，大量的tdTom⁺成纤维细胞被观察到紧密包绕在血窦（sinusoids）周围。这种与血管，尤其是血窦的密切空间毗邻关系，强烈暗示了这些成纤维细胞可能通过旁分泌或直接接触的方式，动态调节海绵体平滑肌的张力和平滑肌细胞的收缩舒张功能，从而直接影响勃起过程。

研究结论与意义

本研究通过利用先进的遗传谱系示踪技术，首次在单细胞水平上精确描绘了胶原表达成纤维细胞在小鼠阴茎组织中的空间分布图谱。研究得出的核心结论是：阴茎内的成纤维细胞不仅数量庞大（占总细胞的75%），而且其分布具有高度的组织特异性和空间异质性（spatial heterogeneity），特别倾向于聚集在血管和血窦周围。

这一发现具有多重重要意义。首先，它从解剖空间上为先前发现的成纤维细胞调节去甲肾上腺素可用性、支持血管舒张的功能提供了直观的证据。成纤维细胞与血管结构的紧密相邻，使得它们能够高效地调控血管周围的微环境。其次，成纤维细胞分布的异质性提示，阴茎的不同区域可能承担着不同的生理任务，或对病理刺激（如纤维化）具有不同的易感性。例如，白膜下区域成纤维细胞的高度富集，可能使其成为纤维化疾病发生的“热点”区域。最后，也是最重要的一点，这项研究为未来开发针对阴茎疾病的靶向治疗策略提供了新的思路。如果特定的成纤维细胞亚群确实与特定的功能或疾病相关，那么针对这些特定亚群进行干预，就有可能实现更精准、副作用更小的治疗效果，例如，开发能够靶向作用于血管周围成纤维细胞以改善勃起功能，或靶向作用于白膜下成纤维细胞以抗纤维化的药物。

总之，T.Shu、D.Ren、B.Yang、J.Li、C.Liu、T.C. Ko、Y. Cao和R. Wang等人的这项工作，突破了以往的技术限制，为我们理解阴茎这一复杂器官的细胞构成和功能调控打开了新的窗口。其所揭示的成纤维细胞分布模式，不仅深化了对阴茎正常生理的认识，更重要的是，为攻克勃起功能障碍和阴茎纤维化等困扰众多男性的健康难题，指明了富有潜力的新方向。