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這篇研究性論著揭示了小鼠性別（雄性支氣管反應性顯著高於雌性）與母體環境（空氣污染顆粒PM2.5暴露）如何交互作用，共同塑造肺組織中與支氣管反應性相關的基因表達差異和特異性共表達網絡模塊，為理解呼吸系統疾病（如哮喘、慢性阻塞性肺疾病COPD）的性別二態性提供了新的分子層面見解，強調了在呼吸研究中綜合考慮性別和發育背景的重要性。
引言
流行病學證據顯示呼吸系統疾病存在性別特異性的患病模式，然而在正常生理條件下導致這些二態性模式的分子基礎尚不清楚。研究使用同基因小鼠模型，評估了雄性與雌性成年後代在有或無母體空氣污染顆粒（PM2.5）暴露下的支氣管對甲膽鹼的反應性。研究證實，不論母體是否暴露，雄性的支氣管反應性（Bronchial Responsiveness, BR）均顯著高於雌性。肺組織的RNA測序結合基因共表達分析，揭示了與這種生理二態性相關的差異表達基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）和性別特異性基因網絡模塊。有趣的是，雖然母體暴露並未改變生理反應，但它確實與性別產生了交互作用，影響了哪些基因模塊與支氣管反應性相關。這些發現為理解肺功能性別差異的分子結構提供了新視角，並強調了在呼吸研究中納入性別和發育背景的重要性。
研究方法
動物模型與暴露方案
雌性BALB/c小鼠分為假處理組和PM2.5暴露組。PM2.5組在交配前6週、整個妊娠期（約3週）和哺乳期（約3週）接受鼻腔滴注懸浮於鹽水中的PM2.5（5 μg/天），模擬發育窗口期的母體暴露。後代小鼠從未直接暴露於PM2.5。
支氣管反應性測量
使用FlexiVent系統，對13周齡的雄性與雌性後代小鼠進行甲膽鹼激發試驗，通過強迫振盪技術測量氣道阻力（Newtonian resistance, Rn）的劑量依賴性變化，以評估其支氣管反應性。
轉錄組分析
對同一批小鼠的肺組織進行RNA測序。使用DESeq2進行差異表達基因分析，並利用加權基因共表達網絡分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA）構建基因共表達網絡，識別與支氣管反應性、性別及母體暴露相關的模塊。
主要研究結果
性別顯著影響成年小鼠的支氣管反應性
甲膽鹼能誘導劑量依賴性的氣道阻力增加，性別與甲膽鹼濃度存在顯著的交互作用。雄性小鼠表現出顯著高於雌性小鼠的劑量依賴性支氣管反應性，這一差異在12.5 mg/mL甲膽鹼濃度時變得明顯。母體暴露單獨並未顯著改變這種生理反應，且性別與母體暴露之間無顯著交互作用。圖形摘要示意了這一核心發現：雄性（紅色箭頭）比雌性具有更高的支氣管反應性。
性別影響肺基因表達
細胞去卷積分析顯示，雄性和雌性肺樣本的細胞分佈譜無顯著差異。差異基因表達分析發現，與同基因雌性相比，雄性肺中有67個差異表達基因（p< 0.01，|log2 fold change| > 0.6），其中雄性上調44個，下調23個。值得注意的是，僅有8個基因位於性染色體上（如表1所示），表明常染色體基因的差異表達在性別二態性中扮演重要角色。這些DEGs在基因本體論（Gene Ontology, GO）功能中富集於補體激活、水解酶活性、脂肪酰-CoA合成酶活性以及細胞表面/質膜相關通路。例如，雄性中下調的基因包括Stab2、Ccr8、Slitrk6等，與細胞表面功能相關；而上調的基因則富集於免疫和代謝相關通路。
性別影響的基因共表達網絡揭示了支氣管反應性的不同分子驅動因素
通過WGCNA，研究構建了統一的基因共表達網絡，並識別出模塊。分析發現，沒有模塊與單獨的氣道阻力（Rn）或母體暴露顯著相關。然而，三個模塊——MEblack（354個基因）、MEdarkorange（86個基因）和MEturquoise（4917個基因）——表現出性別二態性表達模式，並受到性別與母體處理交互作用的顯著影響。特別值得注意的是，MEblack還顯示出與Rn的關聯具有性別依賴性，表明氣道反應性與該模塊基因表達之間的關係受到生物學性別的調節。
模塊基因集在多個關鍵通路中富集
功能富集分析揭示了每個模塊的潛在生物學角色：
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MEblack 富集於免疫相關和信號傳導功能，如免疫受體活性、肽抗原結合和非跨膜蛋白酪氨酸激酶活性，提示免疫調節是性別特異性氣道反應性的潛在調節器。
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MEdarkorange 強烈富集於線粒體氧化還原和電子傳遞通路，如氧化還原酶活性、電子轉移活性、鐵硫簇結合和NADH脫氫酶活性，表明線粒體和代謝基因網絡可能貢獻於性別差異性氣道生理。
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MEturquoise 顯著富集於RNA結合和翻譯控制通路，如mRNA結合、rRNA結合、tRNA結合和翻譯因子活性，表明存在一種潛在的轉錄後調控程序，響應性別與發育環境的交互作用。
差異表達與共表達模塊的整合
交叉比對發現，MEblack包含4個性別相關DEGs（Trgc4、Acsbg1、Il9r、Trbc2），MEturquoise包含7個（Entpd8、Krt15、Pcsk1、A430093F15Rik、Clec4g、Kdm6a、Rmrp）。這表明，雖然模塊層級的特徵基因反映了性別依賴性共表達的廣泛模式，但並非所有組成基因都差異表達，強調了共表達模塊捕獲的是協調的轉錄程序，而不僅僅是差異豐度。
討論與結論
本研究在正常生理條件下，闡明了生物學性別如何塑造基礎支氣管反應性及其潛在的肺轉錄結構。研究確認了雄性更高的支氣管反應性，並發現了與之相關的性別特異性差異表達基因和基因共表達網絡模塊。這些差異涉及免疫（如補體通路）、代謝和轉錄後調控等多個關鍵生物學過程。尤為重要的是，研究首次證明，在正常生理條件下，性別調節著控制支氣管反應性的基因網絡，並且母體暴露（PM2.5）會與性別發生交互作用，影響這些網絡的組成，儘管這種交互作用在生理表型（Rn）上並未顯現。這提示，發育環境可能以一種“分子記憶”的形式潛在地改變了不同性別個體應對刺激的分子預備狀態。
這些發現將性別差異的研究從單純的表型描述和疾病關聯，推進到了分子網絡調控的機制層面。它不僅強化了在轉錄組學和生理學研究中將性別作為一個生物學變量（Sex as a Biological Variable, SABV）的必要性，也突出了考慮發育期環境暴露的綜合模型價值。理解性別二態性的分子基礎，對於未來針對不同性別個體制定個性化的呼吸系統疾病預防和治療策略具有重要意義。
研究侷限與展望
本研究也存在一些侷限，例如使用單一同基因小鼠品系可能無法完全代表遠交或遺傳多樣性群體中的基因-環境相互作用；未對雌性小鼠進行動情週期分期，可能引入了隨機方差；研究僅在單一時間點、非病理條件下進行觀察。未來的研究需要納入縱向採樣、出生後環境挑戰（如過敏原暴露），並在人類組織中進行驗證，才能將這些發現置於更廣闊的性別特異性呼吸健康研究圖景中。
