《Frontiers in Nutrition》：FN1-associated cavernous endothelial remodeling induced by bisphenol A: relevance to erectile dysfunction and attenuation by baicalin
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背景：既往研究提示双酚A（BPA）暴露可能损害勃起功能，但其海绵体内皮机制尚不清楚，且BPA是否诱导类似糖尿病性勃起功能障碍（DMED）的内皮改变未知。方法：研究人员整合BPA靶点、DMED相关基因及自测DMED阴茎海绵体转录组数据以筛选候选基因，经蛋白互作（
背景：既往研究提示双酚A（BPA）暴露可能损害勃起功能，但其海绵体内皮机制尚不清楚，且BPA是否诱导类似糖尿病性勃起功能障碍（DMED）的内皮改变未知。方法：研究人员整合BPA靶点、DMED相关基因及自测DMED阴茎海绵体转录组数据以筛选候选基因，经蛋白互作（PPI）网络与机器学习辅助特征选择优先确定共识候选基因；利用人阴茎海绵体单细胞与正常空间转录组表征细胞类型特异性表达及内皮重塑；通过分子对接与100 ns分子动力学（MD）模拟评估BPA和黄芩苷与可用FN1结构域的构象兼容性；在永生化大鼠海绵体内皮细胞中进行BPA暴露、FN1敲低及延迟黄芩苷干预，采用RT-qPCR、Western blotting与CCK-8检测。结果：鉴定出43个BPA–DMED关联候选基因，FN1经网络拓扑与机器学习一致优先选出；FN1富集于成纤维细胞及部分内皮细胞，FN1高表达DMED内皮细胞呈现增强的内皮-间质转化样（EndMT-like）重塑，空间参考分析显示FN1表达与重塑评分正相关；体外实验中BPA升高FN1、降低内皮标志物、升高间质相关标志物并抑制PI3K/AKT/eNOS磷酸化，改变方向与高糖刺激一致；FN1敲低与延迟黄芩苷干预可部分恢复内皮标志物、信号活性与细胞活力。结论：FN1相关内皮重塑可能是BPA相关内皮损伤致勃起功能障碍的一个组成部分，黄芩苷可提供部分保护。
研究背景与立项依据：双酚A（BPA）作为聚碳酸酯塑料与环氧树脂的工业化学品广泛存在于食品容器、包装衬里与热敏纸中，经口、吸入与皮肤接触造成持续人群暴露。流行病学研究提示较高BPA暴露与勃起困难相关，动物实验亦观察到海绵体组织学与勃起功能改变，但BPA扰动海绵体稳态的分子机制未明。勃起功能障碍（ED）病因异质，而糖尿病性勃起功能障碍（DMED）具备相对明确的代谢-血管病理背景，其特征包括海绵体内皮功能障碍、PI3K（磷酰肌醇3-激酶）/AKT（蛋白激酶B）/eNOS（内皮型一氧化氮合酶）信号受损、细胞外基质（ECM）累积与组织重塑，且BPA相关的胰岛素信号异常、氧化应激与内皮损伤与该背景高度重叠，因此DMED可作为机制参照。纤维连接蛋白1（FN1）是已知ECM糖蛋白，参与基质组装与纤维化，其在糖尿病阴茎组织中升高，但是否界定BPA暴露下海绵体内皮细胞类型特异性重塑状态此前未定义。研究人员据此假设BPA可能汇聚于DMED相关海绵体内皮重塑程序，并采用网络毒理学、转录组、单细胞/空间转录组、分子模拟与细胞功能实验构建多级证据框架。
主要关键技术方法：研究人员将CTD、SwissTargetPrediction、SEA预测的BPA靶点，GeneCards检索的DMED相关基因，与自测5例对照/5例DMED大鼠海绵体转录组差异基因取交集得43个候选；以STRING构建PPI网络，用cytoHubba的MCC、MNC、Degree及LASSO、SVM-RFE机器学习交叉优先出FN1；采用GSE206528人海绵体单细胞数据（2正常/2 DMED）做质量控制、Harmony批次校正、UMAP聚类与内皮亚群FN1高/低分组，以Hallmark EMT基因集计算EndMT-like评分；以GSE261085正常人海绵体空间转录组做锚点标签转移与Spot水平Spearman相关；选用PDB 2EC3（FN1孤立结构域片段）行AutoDock Vina盲对接与GROMACS 100 ns全原子MD模拟，MM/GBSA估结合自由能；细胞实验用永生化大鼠海绵体内皮细胞，以150 μM BPA处理24 h、siFN1敲低、BPA暴露12 h后加15 μM黄芩苷再孵育12 h，行RT-qPCR、Western blotting、CCK-8。
研究结果
毒性特征与候选基因鉴定：ProTox-3.0预测BPA具生态毒性与雌激素受体（ER）关联；自测DMED大鼠海绵体转录组火山图与热图显示显著差异基因，BPA靶点∩DMED基因∩差异基因得43个候选，PPI显示AKT1、MTOR、SRC、PTEN、FN1、IGF1互联，KEGG富集最显PI3K–Akt信号。
网络与机器学习优先FN1：MCC/MNC/Degree各取前10与LASSO/SVM-RFE集成，FN1为唯一五法共有基因。
单细胞表征FN1分布：GSE206528质控后注释为内皮、成纤维、平滑肌、巨噬细胞、T细胞；FN1在成纤维细胞与部分内皮细胞高表达，DMED组内内皮与成纤维细胞FN1高于正常。
伪时间与内皮亚群重塑：DMED内皮再聚类为8亚群，按中位FN1分高/低组，FN1-high内皮EndMT-like评分显著更高；GSVA显示FN1-high细胞PI3K/AKT/mTOR相对低富集，氧化应激、缺氧、糖酵解、血管生成与间质转化程序偏高；scTenifoldKnk虚拟敲除预测响应基因富集于MAPK、PI3K–Akt、整合素信号与ECM组织。
空间参考关联：GSE261085正常人海绵体单Spot中FN1表达与EndMT-like评分Spearman ρ=0.326（P<0.001），FN1-high Spot评分更高，提供解剖分布描述性参考。
分子对接与MD模拟BPA–FN1：BPA盲对接2EC3域，100 ns MD中复合体RMSD后期平稳，氢键数波动，SASA与Rg有限变化，MM/GBSA总结合自由能?25.24 kcal/mol。
黄芩苷筛选与Baicalin–FN1模拟：HERB 2.0取FN1相关植物化合物盲对接，黄芩苷?7.50 kcal/mol入选；对接POSE形成与TRP19/HIS21/TYR25/ASN26非共价接触，100 ns MD稳定，MM/GBSA?29.35 kcal/mol，优于BPA。
体外功能验证：150 μM BPA 24 h剂量依赖升FN1 mRNA；Western显示BPA与30 mM高糖48 h均升FN1蛋白、降p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-eNOS/eNOS、降CD31与VE-cadherin、升N-cadherin与vimentin，方向一致；siFN1-3敲低效率最高，延迟黄芩苷或FN1敲低在持续BPA下部分回升内皮标志物与磷酸化信号，CCK-8活力部分恢复，siFN1+BPA+黄芩苷组改善最显。
讨论与结论翻译：BPA广泛用于聚碳酸酯与环氧树脂，食品接触材料是人群暴露重要源。DMED具明确代谢血管背景，BPA毒性与其重叠故作机制参照。FN1在糖尿病纤维化中非空，但其界定BPA下海绵体内皮细胞类型特异性重塑此前未明。研究人员经网络毒理-转录组-单细胞-空间-模拟-细胞多级框架表明FN1是高糖样BPA内皮损伤的一致候选；FN1-high内皮态伴EndMT-like、应激与PI3K/AKT/mTOR低活性；正常空间参考中FN1与重塑评分正关；BPA与黄芩苷均能与FN1孤立域形成稳定计算复合体且黄芩苷结合能更低；体外延迟黄芩苷与FN1敲低部分逆转BPA致内皮标志丢失、信号抑制与活力下降。结论：FN1相关内皮重塑可代表BPA相关内皮损伤致ED的一个组分，黄芩苷可能提供部分保护。该文发表于《Frontiers in Nutrition》。
