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IF45.8!国自然上大分!江西农业大学黄路生院士团队荣登《Science》!揭开孕期心脏与胎儿发育的核心机制!

  • 2026-10-27 06:14:58
IF45.8!国自然上大分!江西农业大学黄路生院士团队荣登《Science》!揭开孕期心脏与胎儿发育的核心机制!
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引言YINYAN

🔍妊娠与胎儿发育是生命早期关键生理过程,母体全身多器官需协同适应以支持胎儿生长,而胎儿生长受限(FGR)是常见妊娠并发症,严重影响子代终身健康。由于伦理限制与个体差异,人类妊娠与胎儿发育的细胞机制研究长期受限,猪作为与人解剖生理高度相似的模式动物,成为解析该过程的理想模型。

📈单细胞测序技术已广泛应用于器官细胞图谱构建,但同一妊娠家系、全身多组织、单细胞分辨率的完整图谱仍属空白,妊娠诱导母体心脏重塑、胎盘营养转运异常导致FGR的关键细胞类型与分子机制,尚未得到系统解析。

✅为此,本研究构建国际首个家系来源、全身全覆盖单细胞图谱,对妊娠母猪与胎儿共计超250万个细胞进行解析,鉴定出妊娠心脏适应性重塑的Cap2内皮细胞亚型,阐明胎盘滋养层细胞氨基酸转运缺陷导致胎儿肌纤维发育异常的核心通路,为理解妊娠生理、防治胎儿生长受限提供全新细胞靶点与理论支撑。

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文章标题:家族单细胞图谱揭示了与母猪妊娠及胎儿生长受限相关的关键细胞类型

发表期刊:Science

发表时间:2026年3月

影响因子:45.8/Q1

研究背景

妊娠期母体生理适应及胎儿生长受限(FGR)的细胞机制尚不明确,且人类样本获取困难。本研究利用猪构建全身单细胞图谱,解析妊娠期心脏重塑及FGR中氨基酸转运障碍导致肌纤维发育异常的关键机制。

研究方法

本研究采集怀孕母猪及其胎儿的115–119个组织,采用单细胞/单核RNA测序构建2.56百万细胞图谱,结合CRISPR/Cas9基因编辑、滋养层/肌肉类器官、亮氨酸饮食干预及代谢组学,验证关键细胞类型与机制。

研究结果
01

单细胞图谱构建

这次研究用了同一个猪家族的个体,专门采了怀孕母猪和胎儿全身大大小小的组织,一共144个部位,做了400多个样本测序,最终拿到256万多个高质量细胞数据。遗传背景完全统一,用来分析妊娠和胎儿发育特别准确(图1)。

图1.同一猪家系全身单细胞图谱绘制流程

把所有细胞聚类后分出了76种主要细胞类型,覆盖全身各个系统。单独拎出近30万个内皮细胞细看,能分成55个亚群,其中3个增殖型内皮在胎儿和成年猪里都很常见,唯独脑子里面的内皮跟别处完全不一样(图2)。

图2.全身主要细胞类型与内皮细胞分布特点

02

内皮细胞异质性

在59个器官里一共分出412种内皮亚型,动脉、毛细血管、静脉、淋巴管都分得很细。内皮普遍负责免疫和清除,但大脑内皮基本不表达CD36和MHCⅡ,免疫功能和外周血管差得特别多(图3)。

图3.各器官内皮亚型差别和免疫功能特点

03
特异转录因子筛选

在胎儿和成年猪体内分别筛出几百个细胞专属转录因子,其中最关键的是IRX6,它只在小胶质细胞里高表达,从头到尾的脑区都稳定存在,专门控制突触修剪和免疫反应(图4)。

图4.全身各类细胞的特异性转录因子

04

妊娠心脏适应性重塑

母猪怀孕后期心脏出现生理性肥大,心肌细胞更爱用脂肪酸供能。心脏里Cap2型毛细血管内皮明显变多,专门负责转运脂肪酸,给心脏提供更多能量,等生完猪宝宝就会恢复原样(图5)。

图5.怀孕让心脏细胞发生的适应性改变

05
胎儿生长受限机制

生长受限的胎儿,胎盘滋养细胞转运亮氨酸的能力变差,胎儿血里亮氨酸不够,直接导致肌肉里Ⅱ型肌纤维变少,体重上不去。后续补亮氨酸能挽回一部分,但要看发育时间点(图6)。

图6.胎儿长不大的关键细胞原因

06
跨物种保守性分析

把三个物种的数据放在一起比,免疫细胞、内皮、神经细胞都非常保守。怀孕相关的内皮、胎盘营养转运、肌纤维类型在人和猪之间高度接近,猪的结果能直接用到人身上参考(图7)。

图7.猪、人、小鼠细胞类型的相似程度

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文章小结

本研究构建母猪家族单细胞图谱,解析256万细胞全景,发现妊娠心脏Cap2内皮亚型调控代谢适应,证实滋养细胞L‑亮氨酸转运不足导致胎儿生长受限,为妊娠生理与胎儿发育提供核心机制。

END
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