《Cells》：Combined Transcriptomic and Lipidomic Profiling Reveals DHT-Associated Lipid Remodeling and Extracellular Matrix Signatures in Rabbit Hair Follicle Stem Cells
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雄激素信号与雄激素性脱发（AGA）的发生发展密切相关。然而，二氢睾酮（DHT）对毛囊干细胞（HFSCs）脂质代谢及分子状态的直接影响尚未被系统阐明。本研究在体外用梯度浓度的DHT刺激兔HFSCs，结合细胞表型分析、转录组测序与非靶向脂质组学，表征DHT诱导的变
雄激素信号与雄激素性脱发（AGA）的发生发展密切相关。然而，二氢睾酮（DHT）对毛囊干细胞（HFSCs）脂质代谢及分子状态的直接影响尚未被系统阐明。本研究在体外用梯度浓度的DHT刺激兔HFSCs，结合细胞表型分析、转录组测序与非靶向脂质组学，表征DHT诱导的变化，并通过qPCR和Western blot进行分子验证。在本实验条件下，DHT诱导了HFSCs的激活状态而非单纯增强其功能：它提高了代谢活性和克隆形成潜能，增加了S期细胞比例，抑制了凋亡而无明显急性细胞毒性，从而重塑了HFSCs的细胞状态。脂质组学揭示了广泛的脂质组分重塑：甘油三酯（TG）种类减少，而鞘脂类包括鞘磷脂（SM）和己糖基神经酰胺（Hex1Cer）显著富集。转录组学分析显示，细胞外基质（ECM）相关基因包括COL5A2、COL8A1和MFAP5显著上调，同时伴有Wnt和TGF-β信号通路的协同扰动。总之，DHT在兔HFSCs中诱导了一种特征性的分子表型，表现为细胞活性改变、脂质重编程和ECM转录激活。这项工作表明，雄激素不仅抑制HFSCs活力，还驱动复杂的代谢-转录重塑，为理解AGA中的毛囊病理机制提供了体外实验证据。
研究背景与科学问题
雄激素性脱发（Androgenetic Alopecia, AGA）是最常见的脱发类型之一，其病理特征包括毛囊进行性微型化、生长期缩短和毛发密度下降。二氢睾酮（Dihydrotestosterone, DHT）作为AGA发病中的关键雄激素，通过雄激素受体（Androgen Receptor, AR）介导多种细胞与分子效应，调控毛囊生长周期及局部微环境。以往关于DHT的研究多集中于真皮乳头细胞等毛囊间充质细胞，发现DHT干扰细胞增殖、凋亡及Wnt、TGF-β等信号通路。然而，毛囊干细胞（Hair Follicle Stem Cells, HFSCs）是维持毛囊周期性再生和组织稳态的关键细胞群，其自我更新、增殖与分化状态直接决定毛囊再生能力。尽管HFSCs功能障碍与毛囊再生受损密切相关，但DHT对HFSCs本身的直接影响尚未被系统阐明。特别是，DHT究竟是导致HFSCs损伤还是触发其细胞状态的复杂重塑，仍不清楚。此外，脂质不仅是细胞膜和能量储备的结构成分，还作为信号分子参与细胞增殖、分化和微环境调控。已有研究表明脂质代谢与HFSCs稳态及毛囊周期控制紧密关联，但DHT是否引发HFSCs脂质代谢的系统性改变，缺乏直接证据。同时，细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）和Wnt、TGF-β等发育相关信号网络协调调控HFSCs的功能状态，而DHT暴露是否触发HFSCs中ECM相关的转录改变，并与脂质代谢重塑同步发生，尚待阐明。
研究内容与结论
研究人员利用兔HFSCs作为体外模型，设置0、1、10、100 nM四个DHT浓度梯度处理细胞，从细胞表型、转录组和脂质组三个层面系统表征DHT诱导的响应特征。研究得出以下结论：DHT在体外无急性细胞毒性，而是诱导HFSCs进入一种激活状态，表现为代谢活性升高、克隆形成能力增强、S期细胞比例增加和凋亡率降低；DHT引发显著的脂质组分重塑，甘油三酯（TG）种类减少，而鞘磷脂（SM）和己糖基神经酰胺（Hex1Cer）等鞘脂类显著富集；转录组分析显示ECM相关基因如COL5A2、COL8A1和MFAP5显著上调，Wnt和TGF-β信号通路受到协同扰动。该研究的重要意义在于，首次在HFSCs中整合了转录组与脂质组数据，证明雄激素并非简单地抑制HFSCs活力，而是驱动复杂的代谢-转录重塑，为理解AGA中毛囊病理机制提供了新的体外实验证据和潜在分子靶点。
关键技术方法
研究人员采用的主要技术方法包括：（1）细胞功能检测：CCK-8法测定代谢活性，流式细胞术分析细胞周期分布和Annexin V-FITC/PI双染凋亡检测，以及集落形成实验评估自我更新能力；（2）mRNA转录组测序：使用Illumina NovaSeq 6000平台进行PE150双端测序，以DESeq2筛选差异表达基因（|log2Fold Change|>1, padj<0.05），并通过clusterProfiler进行GO和KEGG功能富集分析；（3）非靶向脂质组学：基于LC-MS/MS（UPLC-Q Exactive Plus）平台，采用Bligh-Dyer法提取脂质，正负离子模式数据依赖采集（DDA），经Lipid Search软件注释鉴定，以FDR<0.05和|log2FC|≥0.263为标准筛选差异脂质；（4）分子验证：qPCR和Western blot检测关键基因和蛋白的表达变化。所有细胞来源于商业购买的兔HFSCs（上海北维民生物科技有限公司，批号RAB-20250112）。
研究结果
3.1 DHT对HFSCs增殖的影响
CCK-8结果显示，与对照组相比，各DHT处理组的OD值均显著升高，呈剂量和时间依赖性，其中10 nM DHT处理48 h时代谢活性最高。集落形成实验表明，10 nM DHT处理24、48和72 h后，集落数分别为122.0±3.6、132.0±4.6和96.0±3.0，显著高于对照组的85.7±5.1、107.0±8.2和78.0±6.6。流式细胞术细胞周期分析显示，10 nM DHT处理48 h后，G0/G1期细胞比例降至50.48%，S期细胞比例升至43.38%，显著高于对照组。Annexin V-FITC/PI凋亡检测发现，对照组总Annexin-V阳性率为21.10%，而10 nM DHT处理后显著降至9.2%。这些结果表明DHT诱导了HFSCs的短暂激活状态。
3.2 DHT诱导的HFSCs脂质积累与脂质代谢组学分析
非靶向脂质组学分析显示，QC样品间Pearson相关系数>0.992，PCA图中QC样品紧密聚集，各组间明显分离。在0 nM与10 nM DHT比较中，共鉴定出607个差异脂质物种，其中268个上调、339个下调。分层聚类显示，甘油磷脂（PC、PE）和鞘脂类（SM、Hex1Cer）在DHT处理后相对丰度升高，而大多数甘油三酯（TG）物种丰度降低。KEGG通路富集分析表明，差异脂质显著富集于甘油磷脂代谢、醚脂代谢、鞘脂信号通路及脂肪细胞因子信号通路等。
3.3 DHT驱动的HFSCs转录组变化及高ECM表达的分子特征
转录组测序在1、10、100 nM DHT组分别鉴定出744、325和419个差异表达基因，三组共有199个核心差异表达基因。GO富集分析显示这些基因显著富集于“细胞外基质”、“细胞-细胞粘附调控”和“组织形态发生”等条目。KEGG分析表明Wnt、TGF-β、mTOR、FoxO和Hippo信号通路受到系统性扰动。核心ECM结构基因COL5A2、COL8A1和MFAP5在DHT处理后一致且显著上调。
3.4 关键信号分子与ECM相关基因的验证
qPCR和Western blot验证结果显示，WNT4、WNT5A、FGF1、TGFBR2和DLX2随DHT浓度梯度下降，而DKK1和MSTN先升后降，ATOH8显著上调。脂质代谢相关基因DHCR24、SQLE、LDLR以及ECM基因COL5A2、COL8A1和MFAP5的mRNA和蛋白水平先升后降，MMP7则显著下调。
3.5 脂质相关基因的qPCR和Western blot验证
DHCR24、SQLE和LDLR的转录和蛋白水平在DHT处理后同步上调，这与脂质组学中甾醇脂质大量积累的结果一致，提示Wnt信号扰动与脂质代谢重编程之间存在潜在交互作用。
讨论与结论总结
讨论部分指出，本研究发现DHT在HFSCs中呈现双重浓度依赖性调节模式：低至中等浓度DHT增强克隆形成能力和代谢活性、抑制凋亡，同时诱导中性脂质沉积和ECM结构基因（COL5A2、COL8A1）显著上调，推动细胞向过度ECM合成的表型转变。脂质组学揭示TG储存脂减少而鞘脂类富集，结合胆固醇合成限速酶基因DHCR24、SQLE及脂质转运受体LDLR的上调，提示可能存在TG脂解产物向鞘脂和甾醇合成途径分流。转录组和脂质组数据的整合表明，DHT可能通过AR信号抑制Wnt/β-catenin和TGF-β通路核心分子（WNT4、WNT5A、TGFBR2）、上调拮抗剂DKK1，进而双重调控下游分子程序：一方面持续激活DHCR24、SQLE和LDLR引起脂质组全局改变，另一方面驱动ECM结构基因过表达。研究局限性包括：体外实验脱离三维毛囊微环境和体内内分泌调控网络；未设置AR特异性阻断和遗传拯救反向验证；DHT干预仅限于短期72 h窗口；血清饥饿条件本身可影响细胞周期和脂质代谢；细胞融合度可能对周期分布产生二次影响。
研究结论：本研究在细胞表型、转录组和脂质组多个层次表征了DHT暴露的兔HFSCs分子响应特征。首先，研究人员证明DHT在体外无急性细胞毒性，而是诱导HFSCs的代谢和ECM相关重塑，伴随细胞周期重新分布。其次，跨组学趋势比较揭示了DHT暴露下特征性的脂质组成变化，表现为特定鞘脂相对丰度升高和胆固醇生物合成相关基因表达增加。机制研究表明，DHT诱导大量与Wnt/β-catenin和TGF-β信号通路相关的基因转录扰动，同时上调ECM编码基因如COL5A2和COL8A1的表达，这构成了驱动毛囊干细胞基质相关转录变化的分子程序的一部分。因此，本研究提出了一个描述DHT诱发HFSCs分子改变的体外分子框架，并确定了可供进一步研究的潜在分子靶点。整体机制图景显示，DHT在培养的HFSCs中不引起急性细胞毒性，而是重塑HFSCs细胞状态，伴随信号相关基因的转录扰动、脂质代谢紊乱和ECM结构蛋白编码转录本的持续上调。这些体外分子改变是否转化为体内毛囊再生能力受损仍有待验证。研究人员的体外观察为理解雄激素介导的HFSCs反应提供了实验线索，但不能直接再现AGA的完整病理级联或毛囊微型化过程。
