FXR1通过m6A介导的过氧化氢酶（CAT）表达调控滋养细胞命运：复发性流产中的新机制

《Genes & Diseases》：FXR1 modulates the fate of trophoblasts via m6A-mediated catalase expression in recurrent pregnancy loss

　　

复发性流产（recurrent pregnancy loss, RPL）与滋养细胞功能受损密切相关，但其潜在分子机制仍知之甚少。在此，研究人员发现，在临床RPL组织和妊娠丢失小鼠模型中，脆性X相关蛋白1（fragile X-related protein 1, FXR1）表达均显著降低，并伴随胚胎吸收增加和胎盘发育异常。功能研究显示，滋养细胞中FXR1减少可诱导与γ-H2AX（磷酸化组蛋白H2AX）相关的凋亡，并抑制细胞增殖和迁移；而FXR1过表达可在很大程度上逆转上述缺陷。机制上，转录组分析确定过氧化氢酶（catalase, CAT）是FXR1的关键下游靶点。FXR1通过特定甲基化位点以m⁶A（N⁶-甲基腺苷）依赖方式直接稳定CAT mRNA，从而在氧化应激条件下维持滋养细胞稳态。荧光素酶报告基因实验进一步证实，特定m⁶A基序在FXR1介导的CAT表达调控中具有功能必要性。更重要的是，在体内经子宫递送FXR1可缓解小鼠胚胎生长受限并恢复胎盘CAT表达。总之，研究人员的发现揭示了一个此前未被认识的滋养细胞生物学FXR1/CAT信号轴，并提示靶向FXR1介导的m⁶A调控可能成为氧化应激相关RPL的潜在治疗策略。

研究背景与问题：复发性流产（RPL）指妊娠20–24周前连续发生2次或以上妊娠丢失，影响2%–5%尝试妊娠的夫妇，遗传、解剖、内分泌、免疫及易栓等因素可参与，但近50%病例原因不明。滋养细胞在胚胎植入和胎盘发育中处于核心地位，其增殖、迁移、凋亡及氧化应激应答失衡与RPL相关。RNA结合蛋白（RNA-binding proteins, RBP）是母胎界面动态调控的重要因子；脆性X相关蛋白1（FXR1）属于FMR1家族，可通过识别m⁶A（N⁶-甲基腺苷）参与mRNA稳定和翻译控制，临床RNA-seq数据集GSE165004提示RPL绒毛FXR1表达降低，但其调控机制及对滋养细胞功能的影响尚待阐明。过氧化氢酶（CAT）是维持滋养细胞氧化还原稳态的重要抗氧化酶，但其表观调控及与RBP在RPL中的交互关系未知。基于FXR1可能通过CAT调控滋养细胞功能的假设，研究人员开展本研究，旨在阐明FXR1/CAT轴在RPL中的病理作用。该论文发表在《Genes》。研究识别FXR1为非经典m⁶A“阅读蛋白”，并提示FXR1/CAT通路可作为改善RPL妊娠结局的潜在治疗靶点。

关键技术方法：研究采用上海第一妇婴保健院2024年5月1日至5月31日收治的正常妊娠（n=15）与不明原因RPL（n=15）绒毛组织，严格排除明确病因者；构建C57BL/6×CBA/j对照及DBA/2×CBA/j流产倾向小鼠模型，于GD8.5–12.5取材；以HTR-8/SVneo和JEG3滋养细胞开展功能实验。关键技术包括RNA-seq、RT-qPCR、Western blotting（WB）、免疫组织化学（IHC）、免疫荧光、RIP-qPCR、meRIP-qPCR、双荧光素酶报告基因、放线菌素D RNA稳定性、CCK-8、EdU、Transwell、流式凋亡与ROS检测，以及交配前子宫内递送FXR1过表达腺病毒；并用GSE165004公共数据集验证。

主要研究结果：
FXR1 downregulation impairs trophoblast function in RPL：通过人绒毛组织WB、IHC和RT-qPCR发现RPL组FXR1蛋白及mRNA降低；DBA/2×CBA/j流产倾向模型较C57×CBA/j对照胎仔数减少、胚胎吸收率增加、胎盘病理异常，且FXR1表达降低。结论为RPL中FXR1下调与胎盘功能障碍及滋养细胞功能受损相关。
FXR1 regulates trophoblast migration, proliferation, and apoptosis：在HTR-8/SVneo和JEG3中敲低FXR1，WB显示γ-H2AX(Ser139)升高，流式显示凋亡增加，CCK-8、EdU和Transwell显示增殖、迁移降低；过表达FXR1则降低凋亡并增强增殖、迁移。结论为FXR1双向调控滋养细胞存活与迁移。
FXR1 downregulation suppresses CAT expression in trophoblasts：对FXR1敲低细胞行RNA-seq，差异基因富集于PI3K-Akt、细胞周期、DNA损伤/细胞应激、FoxO等通路；CAT等转录本显著改变，WB验证CAT蛋白受FXR1稳定调控。结论为CAT是FXR1下游关键分子。
Multi-level validation of FXR1 and CAT dysregulation in RPL：人RPL绒毛WB、IHC、RT-qPCR显示CAT降低；小鼠模型IHC显示FXR1和CAT低表达；人及小鼠中FXR1与CAT正相关，GSE165004中总体正相关且RPL组更强。结论为RPL中FXR1与CAT表达协同下调。
Reduced CAT activity elevates oxidative stress and apoptosis in trophoblasts：CAT敲低增加γ-H2AX(Ser139)、降低Bcl2/Bax、增加ROS；CAT过表达可逆转FXR1敲低导致的凋亡、氧化应激及迁移/增殖受损；ROS清除剂NAC可挽救CAT缺失表型；FXR1过表达条件下敲低CAT削弱其保护作用。结论为CAT不足经ROS积累和凋亡损害滋养细胞。
FXR1 regulates CAT expression by binding to methylated CAT mRNA：放线菌素D实验显示FXR1敲低加速CAT mRNA降解、过表达提高稳定性；RIP-qPCR显示FXR1结合CAT mRNA，meRIP-qPCR显示其偏好结合甲基化区域；双荧光素酶报告基因显示FXR1增强野生型CAT报告活性，CAT-mut2及mut1&2消除该效应，提示特定m⁶A位点必需；子宫内递送FXR1过表达腺病毒提高胚胎重量、降低吸收率并恢复胎盘CAT；敲低METTL3或METTL14降低CAT m⁶A修饰和FXR1富集并加速CAT mRNA降解。结论为FXR1以m⁶A依赖方式结合并稳定CAT mRNA，体内补充FXR1改善妊娠结局。

讨论部分总结：讨论指出，RPL仍是临床挑战，滋养细胞功能障碍与妊娠结局相关，RBP及m⁶A在妊娠相关疾病中的作用受到关注。研究将FXR1界定为m⁶A“阅读蛋白”，作为连接CAT mRNA m⁶A修饰与转录本稳定性/蛋白表达的分子桥梁；FXR1缺失导致CAT下调、ROS蓄积和氧化还原失衡。与Wang et al (2024)关于METTL3稳定HOXD-AS1调控滋养细胞炎症和侵袭的工作相比，本研究强调抗氧化酶的直接转录后调控；与Tan et al (2023)关于PRRC2A在精子发生减数分裂中的作用相比，本研究突出FXR1在母胎界面的底物特异性和“保护者”角色。研究支持FXR1通过其保守C端RGG结构域直接识别m⁶A，独立于经典YTHDF蛋白，保护CAT mRNA免于核酸内切酶介导的降解。体内DBA/2×CBA/j模型显示补充FXR1改善胚胎生长和吸收率，支持FXR1–m⁶A–CAT轴的生理相关性。作者也指出局限：HTR-8/SVneo为SV40永生化细胞，可能存在基因组和信号偏差，且不能完全重现原代/多能滋养细胞分化；DBA/2×CBA/j模型存在免疫失调和局部氧化应激，未来需滋养细胞特异性条件敲除或转基因模型进一步细化细胞类型贡献。

研究结论翻译：总之，本研究识别FXR1–m⁶A–CAT轴为滋养细胞功能的关键调节因子，揭示维持健康妊娠的RNA水平控制的重要层面。通过将m⁶A修饰的CAT mRNA与其稳定性相连，FXR1直接维持细胞内氧化还原平衡。研究表明，FXR1是m⁶A修饰CAT mRNA与其代谢稳定性之间的重要桥梁，因而也是细胞内氧化还原状态的重要调节因子。该通路补充了已建立的胎盘发育机制。上述发现提示，靶向RNA甲基化可能成为新的治疗途径。最终，FXR1/CAT轴可作为关键分子参与者与潜在生物标志物，有助于将基础研究转化为临床实践。