《Journal of Developmental Origins of Health and Disease》：Maternal overnutrition during pregnancy: impacts on pancreatic proteome of the offspring
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母体肥胖（maternal obesity）由孕期高热量摄入导致，可损害子代胰腺发育并增加糖尿病风险。研究人员假设，孕期母体肥胖导致与胰腺β细胞（pancreatic β cell）功能相关的蛋白表达降低，并与凋亡（apoptosis）相关蛋白表达增加。C57
母体肥胖（maternal obesity）由孕期高热量摄入导致，可损害子代胰腺发育并增加糖尿病风险。研究人员假设，孕期母体肥胖导致与胰腺β细胞（pancreatic β cell）功能相关的蛋白表达降低，并与凋亡（apoptosis）相关蛋白表达增加。C57BL/6J（N = 6）雌鼠在妊娠前接受对照（CON; n = 3）或高脂饮食（HFD; n = 3）十四周，饮食在妊娠和哺乳期持续。子代在四周龄断奶，然后维持对照饮食。八周龄时，子代被安乐死（N = 20; 4–6/处理/性别），并采集胰腺组织样本。分离蛋白，并使用超高效液相色谱-串联质谱（ultra-high performance liquid chromatography and tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS）进行分析。在对照与HFD组比较中，雄性和雌性小鼠共鉴定出2,329种蛋白，其中165种差异表达（differentially expressed, DE）蛋白（CON vs HFD雄性：145；CON vs HFD雌性：20；P ≤ 0.05）。在雄性子代中，131种DE蛋白下调，14种上调；在雌性中，13种上调，7种下调。四种DE蛋白（Mgat2、Lama2、Isyna1、Got2）为两性共有。然而，仅Lama2表现出相似表达模式，HFD雄性和雌性均高于CON。相反，HFD雄性Mgat2、Got2和Isyna1表达低于CON。HFD雌性显示这些差异表达蛋白（DEPs）的基因表达增加。
研究背景与问题。孕期母体肥胖（maternal obesity）或营养过度是重大健康问题，对母亲和子代均具有长期影响。母体肥胖与代谢紊乱和心血管并发症相关，并对发育中的子代产生影响。暴露于母体肥胖的子代常面临代谢失调风险增加，包括胰岛素抵抗、脂质代谢改变和后期肥胖易感；还可能表现出心血管健康受损、血管功能和结构改变以及炎症状况易感性增加。胰腺在塑造长期健康结局中起关键作用。已有研究表明，母体肥胖可损害子代胰腺发育，导致β细胞（pancreatic β cell）功能障碍，表现为胰岛素分泌减少和葡萄糖稳态改变；母体高脂饮食（high-fat diet, HFD）可扰乱胰岛结构，降低适应性β细胞增殖能力，并增加后期代谢应激易感性。随着全球肥胖患病率持续上升，理解母体肥胖影响胰腺功能的机制具有相关性。胰腺内蛋白表达构成分子指纹，反映遗传易感性与环境影响的复杂相互作用。母体肥胖对胰腺蛋白表达模式的影响可能是理解代际代谢健康影响机制的关键。例如，母体肥胖改变参与代谢、凋亡和炎症等基本细胞过程的蛋白；代谢通路紊乱损害胰腺功能，导致子代胰岛素抵抗和糖尿病；凋亡和炎症通路失调损害细胞存活，使子代易患慢性疾病如心血管疾病和代谢综合征。这些影响不仅涉及第一代子代，也涉及后续世代，即健康与疾病发育起源（developmental origins of health and disease, DOHaD）。当前研究旨在缩小理解母体肥胖如何影响子代胰腺蛋白表达的差距，聚焦胰岛素抵抗、炎症和凋亡相关通路。研究人员假设孕期母体肥胖改变子代胰腺蛋白表达模式，导致β细胞功能相关因子表达降低，细胞凋亡调节因子增加。通过识别特定蛋白及其通路，数据有助于开发靶向干预，减轻母婴长期健康风险。
研究人员开展了母体HFD小鼠模型的子代胰腺蛋白质组研究，发现孕期母体HFD诱导子代胰腺蛋白质组发生性别特异性改变，影响代谢、蛋白加工和神经退行性通路。雄性子代关键代谢蛋白改变，提示能量产生受损和神经退行性疾病风险增加；雌性子代补偿性糖酵解通路表达增加和调节蛋白表达降低，提示适应性反应。该研究强调性别作为生物变量，并为识别潜在治疗靶点提供依据。
关键技术方法（不超过250字）。该研究采用C57BL/6J雌鼠模型，经University of Rhode Island Institutional Animal Care and Use Committee批准（Protocol # AN1819-018）。雌鼠接受对照（CON）或HFD十四周，妊娠和哺乳期维持相应饮食；子代四周断奶后统一CON饮食至八周。样本队列为子代N = 20（CON雄性6、CON雌性6、HFD雄性4、HFD雌性4，4–6/处理/性别）。采集全胰腺，提取蛋白后进行超高效液相色谱-串联质谱（ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS）。MaxQuant（v1.6.10.43）及Andromeda搜索UniProt Mus musculus参考蛋白质组，Scaffold（v5.1.2）分析，T检验结合Benjamini–Hochberg校正，P ≤ 0.05定义差异表达（differentially expressed, DE），京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG）通路分析对P < 0.01蛋白进一步分析。
研究结果。结果总述：在CON与HFD比较中，雄性和雌性均鉴定2,329种蛋白；雄性145种DE蛋白，雌性20种DE蛋白，共165种；四种共有蛋白为Mgat2、Lama2、Got2、Isyna1；仅Lama2在HFD雄性和雌性中均高于CON；HFD雄性Mgat2、Got2和Isyna1低于CON，HFD雌性这些蛋白上调；雄性145种中131种下调、14种上调；雌性20种中13种上调、7种下调。通路分析：雄性胰腺组织CON vs HFD中，代谢通路26种DE蛋白，其中22种下调、4种上调；蛋白加工通路11种DE蛋白全部下调；神经退行性通路8种DE蛋白全部下调。雌性中10种DE蛋白，其中9种上调、1种下调。蛋白质组学分析：雄性HFD中，细胞外基质（extracellular matrix, ECM）结构和信号相关蛋白Col4a2、Lamb1、Col6a3上调；应激反应相关Txnrd1和Nid2上调；代谢相关Pm20d1、Tkt和Got2下调。雌性HFD中，糖酵解和氨基酸代谢相关Bcat2和Isyna1上调；免疫调节和RNA加工相关Serpinb9和Snrpd1下调。原文还列出雄性上调蛋白包括Lama2、Ftl1、Fbn1、Hspg2、Ermp1等，雄性下调蛋白包括Fkbp1a、Orm1、Sord、Tf、Csrp1、Hnrnpr、Try5等；雌性上调蛋白包括Got2、Asrgl1、Lamp1、Rbks、Idi1、Eno2、Cbr1、Ighg1、Cd63、Lama2、Mgat2等，雌性下调蛋白包括Dhrs11、Naglu、Rbp1、Cd48、Ctsa等。上述结果通过UPLC-MS/MS和KEGG分析得出。
讨论部分总结。讨论指出，母体营养影响胎儿发育，母亲不良饮食可产生持续至成年的不良影响；孕期过多糖和脂摄入可损害子代代谢、胰腺β细胞功能和脂肪堆积。发育编程研究关注母体环境如何引起子代永久改变，例如DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传修饰，导致子代肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病（type 2 diabetes）风险增加。该研究聚焦孕期母体HFD对子代胰腺蛋白质组的影响，优点是可识别未来研究靶点并了解发育编程损害胰腺功能的方式。LC-MS可进行广泛的DE蛋白分析并产生大数据集，通路分析用于分类这些蛋白；局限包括低丰度蛋白、检测限、样本量，需注意实验设计和生物信息学方法。研究使用全胰腺组织，因此蛋白表达谱不仅包含胰腺内分泌细胞，也包含腺泡细胞；作者强调需在鼠和人类模型中针对不同细胞群进一步研究。研究结果与其他研究一致，显示两性在通路优势上存在差异；发育编程对雄性和雌性子代影响不同。胰腺蛋白表达的性别差异可能受性激素影响，包括雌激素和睾酮，它们调节代谢、炎症和胰岛素信号通路；雌激素增强胰岛素敏感性、促进β细胞存活、调节免疫反应，睾酮影响葡萄糖代谢、脂质稳态和炎症信号。原文提到Human Islet Research Network的Human Pancreas Analysis Program（HPAP）数据，显示胰腺内分泌细胞基因表达谱存在性别差异；但机制仍不清楚，且研究未确定雌性采样时的动情周期阶段，因此需更多控制研究。具体而言，Col4a2在雄性上调，既往被识别为胰岛素抵抗和胰岛功能障碍的生物标志物；Pujar et al. (2019)利用Gene omnibus biological repository发现Col4a2表达增加导致胰腺ECM结构改变。Lama2在雄性上调与维持胰岛基底膜完整性一致，对代谢应激下胰岛素分泌重要，并参与细胞黏附和ECM组织，可能反映细胞重塑而非直接功能适应。ECM组织和修复蛋白Col4a2、Lamb1、Col6a3上调，可能作为保护机制对抗脂肪暴露引起的组织损伤或应激，与母体肥胖扰乱组织完整性并触发子代炎症过程一致；需进一步研究ECM蛋白上调的分子机制和发育动态。Txnrd1在雄性上调；Txnrd1缺失导致代谢紊乱，包括β细胞凋亡增加、胰岛素分泌减少和葡萄糖不耐受；其在胰腺组织调节氧化应激、支持细胞增殖分化并减轻炎症损伤，因此上调可能反映补偿机制。雄性Tkt和Got2下调提示发育编程影响细胞能量代谢和代谢效率，支持发育编程为子代长期代谢紊乱奠定基础。雄性还关联神经退行性通路，包括肌萎缩侧索硬化（ALS）、帕金森病（Parkinson’s disease）、阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease）和亨廷顿病（Huntington’s disease），提示母体肥胖可能通过代谢失调使子代易患神经退行性状况；脑和胰腺共享胰岛素信号、氧化应激和炎症细胞因子反应等通路。雌性则上调糖酵解和氨基酸代谢蛋白Bcat2和Isyna1；Bcat2帮助支链氨基酸代谢，对维持胰岛素分泌重要；Isyna1对调节β细胞存活的胰岛素信号通路关键；Eno2上调提示糖酵解活性增强。雌性表现代谢灵活性和韧性，可能通过补偿机制应对母体HFD诱导应激，维持代谢稳态。母体HFD与雄性线粒体基因表达改变和代谢酶活性降低有关，损害氧化磷酸化和能量代谢；这些效应可能源于性别特异性表观遗传重编程；雄性对宫内营养应激更敏感，可能因补偿机制较少。结果强调性别作为生物变量，未来需探索性别特异性适应机制及鉴定蛋白是否长期保护雌性子代。
研究结论翻译。该研究提供证据表明，孕期母体HFD诱导子代胰腺蛋白质组发生性别特异性改变，影响参与代谢、蛋白加工和神经退行性变的通路。雄性子代表现出关键代谢蛋白改变，提示能量产生受损和神经退行性疾病风险增加；雌性则表现出补偿性糖酵解通路表达增加和调节蛋白表达降低，表明对环境适应反应。未来研究应聚焦识别这些蛋白质组变化的长期后果，并识别潜在治疗靶点，以减轻母体肥胖对子代健康的不良影响。
