单细胞转录组解析线粒体功能在勃起功能障碍中的细胞异质性机制

本研究针对勃起功能障碍(ED)中线粒体功能异常的机制问题，通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术对ED患者海绵体组织进行分析，发现成纤维细胞(FB)和内皮细胞(EC)存在显著的线粒体功能异质性，鉴定出SLC25A25、PDK4等关键线粒体相关基因，揭示了TNF/TRAIL/WNT信号通路的异常激活与ED的关联，为靶向线粒体的ED治疗提供了新思路。

　　

勃起功能障碍(ED)作为困扰全球3亿多男性的健康问题，其发病机制犹如一个复杂的拼图，而线粒体功能异常可能是其中长期被忽视的关键拼图碎片。传统观点认为ED主要与血管、神经因素相关，但越来越多的证据显示，那些为细胞提供能量的"能量工厂"——线粒体，其功能障碍可能导致内皮细胞"罢工"、平滑肌"失灵"，最终造成勃起功能"瘫痪"。更棘手的是，现有ED治疗如PDE5抑制剂只能"治标不治本"，迫切需要从细胞分子层面揭示ED的本质。

长沙市望城区人民医院和湖南师范大学附属衡阳医院的研究团队在《Sexual Medicine》发表的研究，如同给ED研究装上了"单细胞显微镜"。研究人员通过对GSE206528数据库中ED患者海绵体组织进行单细胞测序，结合MitoCarta3.0线粒体基因数据库，运用AUCell评分系统量化单细胞线粒体活性，再通过亚群分析、细胞通讯网络构建、伪时序轨迹分析等技术，绘制出ED中线粒体功能异常的精细图谱。

关键技术方法包括：从GEO数据库获取5例ED患者和3例对照的单细胞数据集(GSE206528)；基于Seurat包进行质量控制(标准：200<nFeature_RNA<10000，percent.mt<10%)和聚类分析；使用AUCell算法计算线粒体基因集评分；通过CellChat分析细胞间通讯；运用Monocle进行伪时序分析。

单细胞图谱揭示ED细胞组成
经过严格质控保留64993个高质量细胞，鉴定出7种主要细胞类型：内皮细胞(EC)、成纤维细胞(FB)、T细胞、平滑肌细胞(SMC)、雪旺细胞(SWC)、巨噬细胞(MAC)和周细胞(PC)。

线粒体相关基因筛选
共发现2252个ED相关差异表达基因，与1136个线粒体基因取交集获得73个ED相关线粒体基因。

线粒体活性与细胞异质性
EC和FB表现出最显著的线粒体活性变化：ED组EC线粒体评分显著升高(P<0.01)，而FB则降低23.4%。

关键亚群特征分析
FB被分为6个亚群(FB0-FB5)，EC分为4个亚群(EC0-EC3)。高线粒体活性FB中TFPI2、SELE等基因上调，EC中MT1A、SLC25A25等基因高表达。共鉴定出11个FB相关和6个EC相关线粒体活性基因，其中SLC25A25、PDK4和SOD2为共有基因。

细胞通讯网络重构
高线粒体活性组中TNF、TRAIL和WNT信号通路显著激活，而CADM、RELN等通路被抑制。EC1-FB4等细胞对通过TNF受体增强通讯。

细胞发育轨迹解析
伪时序分析显示FB0和EC1为祖细胞状态，分别向FB4和EC0终末状态分化。

通路富集特征
FB和EC共同富集于焦磷酸水解、CYP8B1介导的固醇羟基化等通路，提示代谢重编程是ED的共性特征。

这项研究如同为ED研究打开了"单细胞维度"的新视窗，首次系统揭示了：①线粒体功能异质性是ED微环境的重要特征，表现为EC线粒体活性亢进而FB活性抑制的"两极分化"；②SLC25