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33323银河app张滕教授和周扬教授课题组在国际顶级期刊Nature Communications发表重要研究成果

2023-12-06 15:34:50

母亲的营养摄入和机体代谢对胎儿和新生儿的健康有着重要且长远的影响。母体微生物代谢物和衍生物在母胎互作及后代发育中扮演着至关重要的角色。然而,母胎沟通的关键“黑匣子”仍存在许多悬而未决的问题,我们远未了解其对后代的健康产生的长期影响和意义。

卵泡是维持哺乳动物卵巢功能的基本单元,原始卵泡库的储备决定了雌性生殖周期长度。原始卵泡库的大小在胎儿期即已确定,出生后就不再更新,且随着年龄的增长,原始卵泡被不断激活和耗竭。

近日,我省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室的张滕/周扬课题组在自然指数顶级期刊Nature Communications上发表题为“Maternal vitamin B1 is a determinant for the fate of primordial follicle formation in offspring”的研究论文。该研究发现孕期母体高脂肪饮食会引起母体肠道微生物代谢物维生素B1不足,导致雌性后代的生殖细胞线粒体功能异常和颗粒细胞增殖受损,进而影响原始卵泡库的形成。通过补充维生素B1可以促进雌性后代卵巢中乙酰辅酶A代谢,从而促进组蛋白乙酰化修饰和染色质可及性,增强线粒体功能,提高颗粒细胞增殖,恢复原始卵泡的储备。这项研究揭示了孕期母胎界面的非配子传递途径在雌性后代生殖健康中的长远影响。

课题组发现孕期高脂饮食组的后代在出生后体重、体长和卵巢大小方面明显低于正常饮食组。重要的是,这些后代的原始卵泡数量显著减少,且性成熟后卵母细胞质量和发育潜力也显著降低。随后,通过对母体血清代谢组学和肠道菌群的16S rDNA测序分析发现,孕期高脂肪饮食引发了母体肠道菌群失调和血清维生素B1不足。粪菌移植(Fecal microbiota transplantation)实验证明,孕期高脂饮食导致的菌群紊乱降低了肠道中维生素B1的载体蛋白SLC19A3的表达,进而导致母体血清中维生素B1不足。

课题组通过单细胞转录组测序技术深入分析,发现在高脂饮食组中,后代生殖细胞的线粒体功能异常,氧化磷酸化相关基因表达显著下调。由于维生素B1的活性形式焦磷酸硫胺素(TPP)是细胞中丙酮酸脱氢酶复合物E1(PDC-E1/PDH)的重要辅酶,后者主要负责促进丙酮酸转化为乙酰辅酶A。因此推测维生素B1不足影响乙酰辅酶A合成以降低线粒体功能。进一步研究发现,母体维生素B1不足导致后代卵巢中PDH活性、乙酰辅酶A及组蛋白乙酰化水平显著下降;而补充维生素B1可以恢复线粒体功能。

原始卵泡形成需要颗粒细胞增殖并侵入以包裹单个卵母细胞,通过应用ATAC测序和单细胞联合分析技术,发现在维生素B1不足时,颗粒细胞细胞周期相关基因的启动子区域染色质可及性显著降低,颗粒细胞中增殖标记EdU阳性的数量显著减少;而补充维生素B1可以恢复颗粒细胞增殖

这项研究为保护下一代健康提供了新的治疗思路,即通过补充维生素B1来预防母体高脂肪饮食对雌性后代生殖健康的影响。

母源性代谢物维生素B1对后代原始卵泡形成的调控机制


原文链接: https://doi.org/10.1038/s41467-023-43261-8

我校33323银河app张滕教授和周扬教授为本文的共同通讯作者,2020级博士研究生刘文祥为论文的第一作者。该工作得到国家自然科学基金、内蒙古自治区青年科技英才项目等的支持。


课题组简介:

主要围绕哺乳动物营养代谢调控与生殖健康展开工作。具体包括:针对糖尿病、肥胖等代谢性疾病与生殖发育机理的研究;母-胎界面的营养素代谢和胚胎发育机制研究;哺乳动物“肠-睾丸”轴建立的相关机制研究;环境因素介导的哺乳动物生殖受损及获得性遗传的机制研究。5年,相关工作以第一或通讯作者(含共同)在 Nature CommunicationsGutPNAS、Clinical and Translational MedicineJournal of Pineal Research、Cellular and Molecular Life Sciences等国际主流期刊发表SCI论文20余篇,其中Gut文章入选ESI 1%全球高被引论文。课题组欢迎有意向的青年才俊(博士、博后)加入,课题组将为青年人才的发展提供最优质的资源。


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