為了在PQ暴露組和對照組之間按細胞類型檢查PD相關或MDD相關的風險基因，研究者使用差異表達基因分析分別從GEO來源的PD或MDD數據集中識別PD或MDD相關的風險基因。DEG火山圖表明識別PD或MDD相關風險基因的有效性，在此基礎上，對每種疾病的統計顯著風險基因使用scRNA-seq進行了進一步分析。
 

同時，通過GSVA量化了PQ暴露前后每個單細胞中這些PD或MDD相關風險基因的表達水平。由此識別出了不同細胞類型中疾病相關風險基因表達水平的變化。結果表明，PQ暴露后，神經元、星形膠質細胞、少突膠質細胞中的PD相關風險基因發生了顯著變化。使用GO和KEGG方法分析各種細胞類型中顯著改變的PD相關風險基因顯示，PQ特別影響了神經元、星形膠質細胞、少突膠質細胞中的突觸傳遞調節。此外，PQ在PD進展過程中干擾了小膠質細胞中的免疫反應，并改變了內皮細胞中的能量代謝。
 

GSVA發現，與對照組相比，PQ暴露組中星形膠質細胞和神經元中共病相關風險基因的表達水平發生了顯著變化。與其他細胞類型相比，星形膠質細胞在PQ暴露后共病相關風險基因的表達水平變化最為顯著。為了研究PQ暴露后星形膠質細胞的基礎功能，將PQ暴露模型中星形膠質細胞的DEG進行KEGG和GO富集分析。KEGG富集顯示，星形膠質細胞參與了PQ暴露后PD相關和MDD相關通路，證實了它們在PQ暴露模型中PD和MDD共病中的主導作用。PQ破壞了涉及多種神經遞質的化學突觸調節、葡萄糖脂質代謝、能量代謝和星形膠質細胞中的細胞反應通路。GO富集分析進一步證實，PQ暴露特別影響了星形膠質細胞中的化學突觸調節和能量代謝通路。此外，它還顯示PQ改變了星形膠質細胞中與大腦結構發育和神經投射形成相關的通路。

為了闡明不同星形膠質細胞亞型在PQ暴露后共病相關變化中的作用，研究量化了PQ暴露組和對照組中所有星形膠質細胞亞型中共病相關風險基因的表達水平。結果發現，8種星形膠質細胞亞型中有5種（Astro_1至5）在PQ暴露后共病相關風險基因的表達水平發生了變化。其中，Astro_3在共病相關風險基因的表達中表現出最顯著的變化，與其他亞型相比，其變化表達水平明顯更高。GO和KEGG富集分析表明，Astro_3可能參與了PQ暴露模型中與PD和MDD發病機制相關的通路，并有助于與多種化學突觸、軸突和神經元投射調節相關的生物過程。

總體而言，這些發現表明，Astro_3與PQ暴露后PD和MDD共病相關變化最為密切，表明Astro_3可以被視為負責PQ暴露模型中PD和MDD共病發展的共病特異性細胞亞型。
 

隨后，研究又對scRNA-seq進行了偽時序分析，以探索PQ暴露模型中異質簇細胞分化過程中基于轉錄變化的潛在細胞間關系。結果發現，DA神經元和VGluT2神經元在PQ暴露后都向Astro_3亞型極化，表明PQ可以誘導PD特異性或MDD特異性亞型與共病特異性亞型之間的顯著翻譯關系。為了進一步識別動態表達變化的基因，又對沿軌跡的基因表達模式進行了功能富集分析。結果顯示，從DA神經元向Astro_3亞型翻譯過程中顯著表達變化的基因主要參與突觸功能調節、神經遞質動力學、神經退行性疾病、軸突和鈣通道的通路。類似地，從VGluT2神經元向Astro_3亞型翻譯過程中顯著變化的基因涉及神經元投射發育和突觸及神經遞質調節的通路。
 

綜上所述，細胞間通訊和偽時間分析表明，Astro_3亞型、DA神經元和VGluT2神經元之間存在相互交互關系。兩個單病特異性亞型與共病特異性亞型之間的相互作用可以部分解釋Astro_3亞型介導PD和MDD共病的潛在機制。

5. RNF7和MTCH2是PQ暴露模型中PD與MDD共病的星形膠質細胞特異性診斷標志物
使用ROC曲線的分析結果，驗證了每個基因在PD與MDD共病中的診斷效能，發現RNF7、TAC1和MTCH2具有最高的AUC，表明它們具有顯著的診斷重要性。
 

鑒于星形膠質細胞是與PQ暴露模型中與共病相關變化最相關的細胞類型，研究又探討了這些共享中樞基因在PQ暴露后星形膠質細胞中的變化，以識別星形膠質細胞特異性診斷標志物。t-SNE的結果表明，只有RNF7、SIRPA和MTCH2在星形膠質細胞中高度表達。此外，只有RNF7和MTCH2在PQ暴露后星形膠質細胞中顯著改變。
 

因此，研究者又在PQ暴露模型中驗證RNF7和MTCH2的表達。我結果表明，PQ暴露后，RNF7和MTCH2在皮層、海馬、黑質和杏仁核中的表達顯著增加。此外，RNF7和MTCH2與GFAP的共定位在PQ暴露組中所有腦區都顯著增加，表明PQ暴露后功能星形膠質細胞中它們的表達水平增加。