《Reproductive Biology》：Altered expression of the ferroptosis-related lncRNA
TUG1 correlates with impaired sperm motility in asthenozoospermic men
编辑推荐：
摘要弱精子症是男性不孕的常见原因，其特征是精子活力下降，这与氧化应激和铁死亡（ferroptosis）有关。长链非编码RNA（lncRNAs）被认为是调节氧化还原平衡和细胞死亡的关键因子。本研究旨在探讨lncRNA taurine upregulated gene 1（TUG1）
摘要
弱精子症是男性不孕的常见原因，其特征是精子活力下降，这与氧化应激和铁死亡（ferroptosis）有关。长链非编码RNA（lncRNAs）被认为是调节氧化还原平衡和细胞死亡的关键因子。本研究旨在探讨lncRNA taurine upregulated gene 1（TUG1）的表达谱及其与弱精子症患者精子中铁死亡相关功能障碍的关系。研究样本来自伊朗的弱精子症患者和正常精子功能的对照组。通过生物信息学分析，发现TUG1是一个候选生物标志物，并预测其在弱精子症患者的精子中表达异常。使用定量实时PCR技术检测了TUG1、抑制铁死亡的抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）以及体细胞标记物CD5和CD34的表达水平。通过测量丙二醛（MDA）水平来评估脂质过氧化程度。分析了基因表达、氧化应激标志物、体重指数（BMI）和精子参数之间的关联。结果显示，与正常精子对照组相比，弱精子症患者的TUG1表达显著升高，而GPX4表达降低。MDA水平升高与TUG1表达正相关，与GPX4mRNA水平负相关，这表明氧化应激增加并可能涉及铁死亡过程。CD5和CD34表达降低则表明体细胞污染得到有效清除。较高的BMI与精子活力指数呈负相关。在弱精子症患者的精子中，TUG1和GPX4的表达改变提示铁死亡相关通路参与了精子活力的受损过程。这些发现为氧化应激介导的精子功能障碍提供了机制上的认识，并可能为男性不孕的诊断和治疗策略提供新思路。
引言
男性不孕是一个全球性的健康问题，占不孕病例的40-50%，影响着全球约7-10%的男性[1]，[2]。在男性因素导致的不孕中，精子活力下降是最常见的现象之一[3]。弱精子症是一种以精子活力降低为特征的疾病，根据最新的WHO实验室手册（第6版，2021年）定义，其精子活力逐渐降至30%以下[4]。大约五分之一的不孕男性患有弱精子症，这影响了精子到达并使卵子受精的能力[5]。尽管其临床意义重大，但导致精子活力下降的分子机制尚未完全明确。
氧化应激被广泛认为是影响精子功能的核心因素。过量的活性氧（ROS）会促进精子质膜的脂质过氧化，破坏线粒体ATP的产生，并导致DNA和蛋白质损伤，最终导致精子活力下降和受精能力减弱[6]，[7]，[8]。除了一般的氧化损伤外，越来越多的证据表明，特定的脂质过氧化途径可能介导与氧化还原失衡相关的细胞功能障碍[9]。最近，铁死亡（一种依赖铁的细胞死亡形式，其特征是脂质过氧化物的积累，并与谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）等抗氧化系统的损伤密切相关）被确定为将氧化还原失衡与男性生殖功能障碍联系起来的关键机制[10]，[11]。实验研究表明，铁死亡会导致睾丸损伤、精子发生异常和精子质量下降，这表明铁死亡相关通路也可能在弱精子症中起作用[12]。
非编码RNA（ncRNAs），包括长链非编码RNA（lncRNAs）、微RNA（miRNAs）和环状RNA（circRNAs），通过其在转录和转录后水平调节基因表达的能力，成为精子发生和男性生育能力的关键调节因子。越来越多的证据表明，ncRNAs的失调会引发氧化应激，从而影响精子活力并导致男性不孕[13]，[14]。在这些调节分子中，lncRNAs——长度超过200个核苷酸且不具有蛋白质编码能力的转录本——越来越多地被认为是基因表达和细胞稳态的调节者[15]，[16]。在男性生殖系统中，lncRNAs影响生殖细胞的增殖、减数分裂、染色质重塑和精子成熟[17]，[18]，[19]。特定lncRNAs的失调与异常的精子发生和精子参数异常有关[18]，[20]。最新证据还表明，lncRNAs通过调节铁代谢、脂质过氧化和抗氧化反应来调控铁死亡[21]，[22]。然而，lncRNAs在铁死亡相关精子功能障碍中的确切作用仍需进一步研究。
Taurine upregulated gene 1（TUG1）是一种已被广泛研究的lncRNA，参与氧化应激调节、细胞存活和生殖过程。功能研究表明，它在维持血液-睾丸屏障和男性生育能力方面起着重要作用[23]，[24]，[25]，[26]。新证据表明，TUG1也可能与氧化应激和铁死亡相关过程有关，包括与GPX4相关的抗氧化信号通路[27]。尽管有这些新的发现，但目前尚未有研究探讨TUG1的失调是否影响人类精子功能或导致弱精子症中的氧化应激。
因此，本研究旨在：（i）评估弱精子症患者和正常精子功能患者的lncRNA TUG1和调节铁死亡的基因GPX4的表达谱；（ii）通过测量丙二醛（MDA）来评估氧化应激和脂质过氧化状态；（iii）研究TUG1、GPX4、氧化应激标志物、体重指数（BMI）和精子活力参数之间的关联。阐明这些关系可能有助于识别精子活力缺陷背后的铁死亡相关分子机制，并为男性不孕的诊断和管理提供新的视角。
章节摘要
生物信息学分析
为了识别与铁死亡相关的lncRNAs并确定
TUG1的相关性，我们进行了一项结构化的多步骤生物信息学分析。首先，从NCPath数据库中检索与铁死亡相关的基因（
http://ncpath.pianlab.cn）。这些基因与NCPath lncRNA模块提供的精心整理的lncRNA–mRNA相互作用数据集以及公开可用的相互作用资源进行了系统交叉参考。根据以下预定义标准对lncRNAs进行了优先排序：
生物信息学分析
利用包含约三百万条记录在222个KEGG通路中的lncRNA–基因相互作用数据的NCPath数据库，我们应用过滤器提取了与铁死亡通路特异性相关的相互作用。从NCPath数据库中检索到的铁死亡相关基因及其相互作用的lncRNAs列表，以及数据集GSE92578的RNA-seq分析结果，包括相应的log?倍数变化值、LNCpedia ID等
讨论
本研究是首批将TUG1失调与弱精子症中精子活力缺陷联系起来的全面分析之一，结合了生物信息学优先排序和患者样本的实验验证。在本研究中，我们关注lncRNA TUG1，因为它在多种生物学背景下都显示出重要的调控作用。TUG1位于22q12.2染色体上，编码多个转录本异构体。
结论
总之，我们的研究结果表明，弱精子症中存在氧化应激相关的脂质过氧化和铁死亡相关通路的改变。lncRNA TUG1表达升高与更高的氧化损伤水平和精子活力下降相关，而GPX4 mRNA水平降低可能反映了受影响个体的抗氧化防御能力减弱。此外，较高的BMI与氧化应激标志物和精子活力下降有关
伦理批准
本研究遵循《赫尔辛基宣言》的伦理原则进行。研究获得了伊朗德黑兰沙希德贝赫什蒂大学伦理委员会的批准（协议编号IR.SBU.REC.1402.175）。
关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本手稿时，作者使用了Perplexity AI工具来改进语言和可读性。使用这些工具后，作者对内容进行了必要的审查和编辑，并对出版物的内容负全责。
资金支持
作者声明在准备本手稿期间未收到任何资金、资助或其他形式的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
Kamran Kouchackzadeh|Sareh Arjmand|Fatemeh Ghaemimanesh|Naser Amirjannati|Kioomars Saliminejad
