科研進(jìn)展
西北高原所揭示母體低氧環(huán)境暴露的代際效應及其潛在的表觀(guān)遺傳機制
氧分壓和相對濃度的改變對動(dòng)物生殖發(fā)育有極其顯著(zhù)的影響。長(cháng)期繁衍在高海拔地區的人和動(dòng)物發(fā)生了適應性進(jìn)化，能較好的適應低氧環(huán)境。但非世居動(dòng)物和人群面臨長(cháng)期或短期的低氧暴露后，發(fā)生不同程度的機體損傷。全球有8300萬(wàn)人生活在高原地區，平均每年有超過(guò)1億低海拔人群到訪(fǎng)高原地區。已有大量數據表明，低氧環(huán)境所造成的代謝異常通過(guò)影響妊娠母體，造成胎兒心、肺等組織功能異常進(jìn)而影響子代生長(cháng)發(fā)育乃至成年后的健康，而且雄性和雌性胎兒對母體低氧的反應模式不同。但妊娠期低氧環(huán)境暴露對子代健康的長(cháng)期影響及其具體的機制尚不清楚。
為探究母體低氧環(huán)境暴露對子代的跨代影響，中國科學(xué)院西北高原生物研究所動(dòng)物生態(tài)與資源保護研究團隊建立了孕期低氧暴露小鼠模型，將經(jīng)歷過(guò)孕期低氧暴露的小鼠(F0）轉運至低海拔后，出生的雄性小鼠和對照雌鼠合籠，連續飼養四代（F1-F4)。從2018年 9月到 2023年 8月，通過(guò)大量出生性別統計和不同發(fā)育階段的性別鑒定，發(fā)現母體孕期低氧暴露會(huì )造成F2代雄性個(gè)體顯著(zhù)減少。進(jìn)一步的分析發(fā)現F2雄性減少是由于在胚胎期13.5天發(fā)生的胚胎特異性丟失。雄性胚胎丟失的主要原因為胎盤(pán)形態(tài)和功能異常。研究團隊通過(guò)胎盤(pán)轉錄組和全基因組DNA甲基化測序聯(lián)合分析，發(fā)現父源印記基因Slc38a4，Gnas,Jade1 和Kcnq1表達異常。隨后，通過(guò)對F1代小鼠成熟精子與F2代雄性胎盤(pán)全基因組DNA甲基化進(jìn)行聯(lián)合分析，結果發(fā)現以上印記基因DNA甲基化模式高度相似。這說(shuō)明經(jīng)歷胚胎期低氧的F1代雄性小鼠的精子存在甲基化異常，并且可以進(jìn)一步影響F2雄性個(gè)體生長(cháng)發(fā)育進(jìn)而導致性別比例異常。該工作系統地揭示母體低氧暴露對F1及F2代發(fā)育影響的跨代遺傳機制，為深入理解高原低氧暴露的生殖和健康風(fēng)險提供了新的表型數據。
相關(guān)研究結果以 Maternal hypoxia exposure perturbs the methylation of imprinted genes in adult sperm and causes intergenerational placental impairments in male offspring 為題，于5月27日在Zoological Research雜志 (1區TOP期刊) 以Article的形式在線(xiàn)發(fā)表。西北高原所博士后張璐瑤為論文第一作者，副研究員賈功雪為共同第一作者，楊其恩研究員為通訊作者。該工作得到了本研究得到了國家自然科學(xué)基金青年項目（32400711），國家自然科學(xué)基金區域聯(lián)合重點(diǎn)項目（U22A20447）和青海省自然科學(xué)基金青年基金（2025-ZJ-910Q）的資助。
原文鏈接：https://www.zoores.ac.cn/article/doi/10.24272/j.issn.2095-8137.2025.031
文章模式圖：母體低氧環(huán)境暴露對子代的影響是性別特異的，可能通過(guò)調控印跡基因甲基化進(jìn)行代際傳導
文章代表圖片A：低氧暴露及傳代實(shí)驗模式圖；B：F2-F4代雄性組胚胎出生性別比例統計；C：F2-F4代雌性組胚胎出生性別比例統計；D：H＆E染色分析F2代E13.5不同性別小鼠胎盤(pán)形態(tài)；EWGBS與轉錄組聯(lián)合分析篩選差異父源印記基因；F候選基因在F1精子和F2胎盤(pán)中甲基化位點(diǎn)的甲基化水平；G候選基因在E13.5胎盤(pán)中的蛋白表達免疫熒光染色；H候選基因在F9.5-E16.5胎盤(pán)中的基因表達變化趨勢。
