母体高脂饮食通过子宫液sncRNAs调控胚胎发育及子代代谢健康的新机制

本研究揭示了母体高脂饮食(HFD)通过改变子宫液中小非编码RNA(sncRNA)谱——尤其是tRNA衍生小RNA(tsRNA)和rRNA衍生小RNA(rsRNA)，破坏囊胚代谢基因表达，导致宫内生长受限(IUGR)和子代糖代谢异常。北京师范大学团队运用PANDORA-seq技术首次系统解析生殖流体sncRNA动态变化，为发育起源健康与疾病(DOHaD)理论提供新证据，发表于《Nature Communications》。

　　

生命最初阶段的微妙平衡如何被打破？越来越多的证据表明，母亲孕前及孕早期的营养状态会通过"发育起源"机制影响子代终身健康。在这个被称为"围受孕期"的关键窗口，胚胎在输卵管和子宫液中完成从受精卵到囊胚的蜕变，而母体环境的变化可能通过尚未明确的机制被"编码"进发育程序。北京师范大学细胞增殖与调控生物学教育部重点实验室的研究团队在《Nature Communications》发表的最新研究，揭开了子宫液中小非编码RNA(small non-coding RNA, sncRNA)作为环境信息载体的神秘面纱。

研究人员采用创新性的PANDORA-seq全景测序技术，首次绘制了小鼠围受孕期生殖流体sncRNA动态图谱，发现tRNA衍生小RNA(tRNA-derived small RNA, tsRNA)和rRNA衍生小RNA(rRNA-derived small RNA, rsRNA)占子宫液sncRNA总量的80%以上。当母体在孕前至植入前阶段接受高脂饮食(high-fat diet, HFD)时，这些sncRNA的表达谱和修饰模式发生显著改变，特别是第1天输卵管液tsRNA和子宫液rsRNA的剧烈波动。通过合成特定sncRNA转染实验证实，这些变化直接导致囊胚期关键代谢基因(如Hs6st1、Ctsdlp、B3gnt7等)表达紊乱，虽然不影响胚胎着床，但会造成妊娠中期胚胎和胎盘发育迟缓，最终引发子代出生体重降低和6月龄时的糖耐量异常。

关键技术方法包括：(1)建立围受孕期小鼠输卵管液/子宫液采集体系；(2)PANDORA-seq全景sncRNA测序；(3)LC-MS/MS定量19种RNA修饰；(4)合成FAM标记sncRNA的胚胎转染；(5)Smart-seq2单囊胚转录组分析。

主要研究结果：

1. 1.

   PANDORA-seq揭示OF和UF中tsRNA/rsRNA动态表达

   

   发现输卵管液(oviduct fluid, OF)和子宫液(uterine fluid, UF)存在显著不同的sncRNA组成，tsRNA在OF中占比30.8%-40.1%，而UF中rsRNA升至58.3%。HFD引起第1天OF tsRNA激增和特定tRNA^Glu-CTC、tRNA^Ser-GCT等表达变化。

2. 2.

   母体植入前HFD改变tsRNA/rsRNA表达

   HFD导致子宫液23种tsRNA和17种rsRNA差异表达，伴随m¹A、m²G修饰下降及ac⁴C、m⁵U修饰上升。这些变化与线粒体tRNA^Val-TAC等片段丰度改变相关。

3. 3.

   sncRNA关联胚胎基因异常与IUGR

   

   HFD囊胚出现硫化合物代谢(adjusted P=0.0048)、甘油酯代谢(adjusted P=0.0021)等通路基因异常，虽形态正常但导致妊娠第12天胚胎重量降低19.3%，胎盘重量降低15.7%。

4. 4.

   tsRNAs/rsRNAs调控胚胎代谢基因

   转染实验显示tsRNA^Leu-AAG靶向Hs6st1基因，rsRNA-18S调控B3gnt7表达，重现了HFD引起的代谢通路紊乱，证实sncRNA的信息传递功能。

这项研究建立了母体营养-生殖流体sncRNA-胚胎代谢编程的完整调控链条，为理解发育起源疾病提供了新视角。发现的tsRNA/rsRNA动态变化特征可能成为评估子宫微环境的新生物标志物，而针对特定sncRNA的干预或为预防代谢综合征的跨代表观遗传提供新思路。研究也提示辅助生殖技术中需重视子宫液环境监测，这对提高人口质量具有重要临床意义。