惊！妊娠期糖尿病竟加速后代单核细胞衰老，免疫年龄预测揭示关键影响

妊娠期糖尿病（GDM）对后代免疫衰老影响不明。研究人员开展单核细胞免疫衰老相关研究，分析多源单细胞测序数据。结果显示 GDM 加速后代单核细胞衰老，其免疫年龄与多种因素相关。该研究为预防 GDM 对后代免疫系统的不良影响提供依据。

　　在生命的长河中，母亲孕期的健康状况犹如一颗石子，投入到后代成长的湖面，激起层层涟漪。妊娠期糖尿病（Gestational Diabetes Mellitus，GDM）作为孕期常见的代谢紊乱疾病，一直备受关注。它不仅影响着孕妇自身的健康，还与后代的远期健康息息相关，像糖尿病、肥胖、心血管疾病等都与它有着千丝万缕的联系。近年来，有研究发现 GDM 会加速后代多种细胞的衰老，但它对后代免疫衰老的影响却如同迷雾，让人捉摸不透。

为了拨开这层迷雾，探索 GDM 对后代免疫衰老的影响，中南大学湘雅二医院的研究人员勇挑重担，开展了一项意义非凡的研究。这项研究成果发表在《Immunity & Ageing》杂志上，为我们揭示了其中的奥秘。

研究人员采用了多种关键技术方法。他们收集了来自 3 名健康母亲和 4 名 GDM 患者的脐带血样本，以及 3 名 0 - 10 岁健康儿童的外周血样本进行单细胞测序分析。此外，还从 Gene Expression Omnibus（GEO）数据库获取了 4 个公开数据集。利用 R 包 Seurat V3 对基因条形码矩阵进行处理和质量控制，通过主成分分析（PCA）、细胞聚类、UMAP 降维等一系列操作，对细胞进行注释和分析。同时，运用线性混合效应模型筛选年龄相关基因，构建随机森林模型预测单核细胞免疫年龄1212。

下面让我们来看看具体的研究结果：

• 老年人及 GDM 母亲后代单核细胞中衰老相关基因活性增加：研究人员分析了所有参与者免疫细胞的单细胞测序数据，成功识别出多种免疫细胞，包括 CD4⁺T 细胞、CD8⁺T 细胞、B 细胞等。通过对 56 名 0 - 100 岁健康个体数据的分析，发现单核细胞比例在生命周期中波动变化，其衰老相关基因 CDKN1A 和 CDKN2A 的表达随年龄增长而增加，且在 GDM 组中这种增加更为明显，主要体现在单核细胞上。不过进一步分层分析发现，这两个基因与年龄的线性关系随年龄增长呈下降趋势。同时，研究还发现单核细胞的细胞周期进程随年龄增长，G2/S 期细胞逐渐减少，GDM 组变化最明显的也集中在单核细胞，但细胞周期进程与年龄的相关性并不强，这表明传统衰老标记可能无法准确反映单核细胞的免疫年龄34。
• 单核细胞亚群转录特征的变异性：研究人员利用 Seurat 将单核细胞分为 8 个不同的簇，每个簇都有其独特的转录特征。例如，c6 是非经典单核细胞，c9 是中间单核细胞，其余大多为经典单核细胞。c1 在抗原加工和呈递途径表现突出，c2 和 c4 在脂肪生成途径上调，c3 与细胞增殖和分化途径相关，c8 则高表达炎症细胞因子基因 IL1B 和 CXCL8，且炎症和凋亡相关途径高度激活5。
• 单核细胞组成和功能随年龄的变化：通过线性回归分析年龄与不同单核细胞簇比例及基因表达谱的关系，发现部分单核细胞簇比例在生命过程中保持稳定，而有些则随年龄变化。如分化程度较低的 c3 和 c5 在生命早期更普遍，随后减少；c4、c1 和 c2 在 20 - 30 岁达到峰值后下降；c8 随年龄增加，在 70 岁以上人群中最为常见。研究还发现，随年龄增长，有 333 个基因表达增加，1092 个基因表达减少，这些基因主要富集在铁死亡、VEGFA - VEGFR2 和 IL - 18 信号通路等67。
• 单个单核细胞的基因表达随年龄呈现两种不同的变化模式：研究人员分析单个单核细胞的基因表达，发现年龄相关基因表达变化存在两种模式，即阳性细胞百分比的变化和单个细胞内基因表达水平的变化。在 333 个上调的年龄相关基因中，191 个基因阳性细胞百分比增加（IPCP），244 个基因单个细胞内表达水平增加（IEIC）；在 1092 个下调的年龄相关基因中，833 个基因阳性细胞百分比减少（DPCP），832 个基因单个细胞内表达水平减少（DEIC）。功能富集分析显示，这些基因分别参与不同的生理过程89。
• 构建 0 - 100 岁单核细胞免疫年龄预测模型：研究人员运用随机森林和贝叶斯方法，通过分析基因表达模式预测单核细胞年龄，并通过 10 折交叉验证评估模型效果。结果显示，随机森林算法在预测年龄相关基因表达模式上更胜一筹，最终模型预测年龄的平均绝对误差（MAE）为 8.49 ± 0.06，R²为 0.76。利用该模型对 COVID - 19 患者血液单核细胞免疫年龄进行预测，发现健康对照组与 COVID - 19 患者，以及重症和轻症患者之间存在显著差异1011。
• GDM 导致后代脐带血单核细胞免疫年龄升高：研究人员进一步探究 GDM 对新生儿单核细胞发育的影响。分析发现，GDM 组脐带血单核细胞中传统衰老相关基因 CDKN1A 和 CDKN2A 表达水平高于健康对照组，细胞周期分析表明 GDM 组 G1 期细胞比例更高，增殖能力减弱。此外，GDM 对年龄上调基因影响较大，随机森林模型预测显示，GDM 组脐带血单核细胞的平均免疫年龄比健康对照组大，相当于实际年龄增加约 2 岁。同时，脐带血单核细胞免疫年龄与孕妇孕期体重增加、空腹血糖水平、脐带血 C 肽水平等相关1213。

综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。它首次绘制了 0 - 100 岁单核细胞的单细胞免疫图谱，构建了首个单核细胞年龄估计模型，发现 GDM 暴露会导致后代脐带血单核细胞出现衰老相关特征和免疫年龄升高，这表明子宫内 GDM 暴露与后代单核细胞过早衰老之间可能存在潜在联系。这一发现为我们敲响了警钟，提示及时干预以预防暴露于 GDM 的后代单核细胞相关年龄疾病迫在眉睫。同时，也为进一步研究 GDM 对后代免疫系统的影响奠定了基础，为改善 GDM 孕妇后代的健康状况提供了新的思路和方向。