科研進(jìn)展
西北高原所揭示母體低氧環(huán)境暴露的代際效應(yīng)及其潛在的表觀遺傳機(jī)制
氧分壓和相對濃度的改變對動物生殖發(fā)育有極其顯著的影響。長期繁衍在高海拔地區(qū)的人和動物發(fā)生了適應(yīng)性進(jìn)化，能較好的適應(yīng)低氧環(huán)境。但非世居動物和人群面臨長期或短期的低氧暴露后，發(fā)生不同程度的機(jī)體損傷。全球有8300萬人生活在高原地區(qū)，平均每年有超過1億低海拔人群到訪高原地區(qū)。已有大量數(shù)據(jù)表明，低氧環(huán)境所造成的代謝異常通過影響妊娠母體，造成胎兒心、肺等組織功能異常進(jìn)而影響子代生長發(fā)育乃至成年后的健康，而且雄性和雌性胎兒對母體低氧的反應(yīng)模式不同。但妊娠期低氧環(huán)境暴露對子代健康的長期影響及其具體的機(jī)制尚不清楚。
為探究母體低氧環(huán)境暴露對子代的跨代影響，中國科學(xué)院西北高原生物研究所動物生態(tài)與資源保護(hù)研究團(tuán)隊(duì)建立了孕期低氧暴露小鼠模型，將經(jīng)歷過孕期低氧暴露的小鼠(F0）轉(zhuǎn)運(yùn)至低海拔后，出生的雄性小鼠和對照雌鼠合籠，連續(xù)飼養(yǎng)四代（F1-F4)。從2018年 9月到 2023年 8月，通過大量出生性別統(tǒng)計(jì)和不同發(fā)育階段的性別鑒定，發(fā)現(xiàn)母體孕期低氧暴露會造成F2代雄性個體顯著減少。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)F2雄性減少是由于在胚胎期13.5天發(fā)生的胚胎特異性丟失。雄性胚胎丟失的主要原因?yàn)樘ケP形態(tài)和功能異常。研究團(tuán)隊(duì)通過胎盤轉(zhuǎn)錄組和全基因組DNA甲基化測序聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)父源印記基因Slc38a4，Gnas,Jade1 和Kcnq1表達(dá)異常。隨后，通過對F1代小鼠成熟精子與F2代雄性胎盤全基因組DNA甲基化進(jìn)行聯(lián)合分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以上印記基因DNA甲基化模式高度相似。這說明經(jīng)歷胚胎期低氧的F1代雄性小鼠的精子存在甲基化異常，并且可以進(jìn)一步影響F2雄性個體生長發(fā)育進(jìn)而導(dǎo)致性別比例異常。該工作系統(tǒng)地揭示母體低氧暴露對F1及F2代發(fā)育影響的跨代遺傳機(jī)制，為深入理解高原低氧暴露的生殖和健康風(fēng)險提供了新的表型數(shù)據(jù)。
相關(guān)研究結(jié)果以 Maternal hypoxia exposure perturbs the methylation of imprinted genes in adult sperm and causes intergenerational placental impairments in male offspring 為題，于5月27日在Zoological Research雜志 (1區(qū)TOP期刊) 以Article的形式在線發(fā)表。西北高原所博士后張璐瑤為論文第一作者，副研究員賈功雪為共同第一作者，楊其恩研究員為通訊作者。該工作得到了本研究得到了國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（32400711），國家自然科學(xué)基金區(qū)域聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目（U22A20447）和青海省自然科學(xué)基金青年基金（2025-ZJ-910Q）的資助。
原文鏈接：https://www.zoores.ac.cn/article/doi/10.24272/j.issn.2095-8137.2025.031
文章模式圖：母體低氧環(huán)境暴露對子代的影響是性別特異的，可能通過調(diào)控印跡基因甲基化進(jìn)行代際傳導(dǎo)
文章代表圖片A：低氧暴露及傳代實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綀D；B：F2-F4代雄性組胚胎出生性別比例統(tǒng)計(jì)；C：F2-F4代雌性組胚胎出生性別比例統(tǒng)計(jì)；D：H＆E染色分析F2代E13.5不同性別小鼠胎盤形態(tài)；EWGBS與轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析篩選差異父源印記基因；F候選基因在F1精子和F2胎盤中甲基化位點(diǎn)的甲基化水平；G候選基因在E13.5胎盤中的蛋白表達(dá)免疫熒光染色；H候選基因在F9.5-E16.5胎盤中的基因表達(dá)變化趨勢。
