NC IF14.7|孕期饮食警示!西北农林科技大学&西安医学院揭示母体高脂饮食诱导免疫代谢失调导致子代小鼠社交行为缺陷
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【题目】Disruption of tryptophan metabolism by high-fat diet-triggered maternal immune activation promotes social behavioral deficits in male mice
【发表期刊】Nature Communications
【发表时间】2025年3月2日
【IF】14.7
【发表单位】西北农林科技大学动物医学院&西安医学院
【康测科技提供技术】UMI RNA-seq

饮食是人类健康的关键因素。研究表明,母体孕期肥胖可能会增加子代患神经发育障碍的风险,如自闭症谱系障碍(ASD)。因此,了解母体孕期饮食如何影响子代发育和健康对于预防和治疗因母体高脂饮食(HFD)导致的子代神经发育障碍的策略制定至关重要。
有证据表明,HFD通过诱导慢性代谢炎症状态来影响生理和健康。母体免疫激活(MIA)假说认为怀孕期间母体炎症紊乱会影响子代的神经发育,而人类流行病学研究则证实怀孕期间母体炎症与子代神经发育障碍发生率之间存在相关性。
组织特异性和全身免疫反应与代谢调节有着错综复杂的联系。破坏免疫-代谢稳态会导致各种慢性代谢紊乱,引发神经发育和自身免疫性疾病。然而,母体免疫-代谢稳态的破坏是否有助于母体HFD诱导的子代行为缺陷仍有待深入探索。
2025年3月2日,西北农林科技大学动物医学院赵善廷、朱晓岩以及西安医学院柴学军老师共同通讯在Nature Communications(IF 14.7)上发表了题为“Disruption of tryptophan metabolism by high-fat diet-triggered maternal immune activation promotes social behavioral deficits in male mice”的研究文章,揭示了母体孕期HFD诱导的免疫-代谢失调导致子代社交行为缺陷的分子机制。研究显示,母体HFD诱导MIA,上调母体循环和子代前脑中Trp-Kyn通路,导致神经兴奋性Kyn代谢物在胚胎脑中积累。使用1-甲基色氨酸(1MT)处理HFD小鼠可以有效抑制Kyn通路并挽救雄性子代小鼠的社交行为缺陷。进一步研究表明,胚胎脑中积累的Kyn代谢物激活氧化应激反应和脂质过氧化,导致大脑皮层的神经元迁移缺陷。补充N-乙酰半胱氨酸(NAC),谷胱甘肽合成前体,可以减轻雄性子代的皮质神经元迁移缺陷和社交行为缺陷。总之,研究揭示了母体孕期HFD诱导的MIA扰乱Trp-Kyn通路,导致胚胎脑中Kyn代谢物异常积累,进而启动氧化应激反应和脂质过氧化,导致子代大脑皮层的神经元迁移缺陷和社交行为缺陷的分子机制。研究强调了母体饮食诱导的免疫-代谢失调对子代脑发育的影响,并为解决相关的神经发育障碍提供了预防策略。

康测科技为本研究提供UMI RNA-seq技术服务。对E18.5小鼠前脑组织样本提取RNA进行RNA-seq以检测母体HFD对子代小鼠大脑中基因表达和富集通路的影响。GSEA表明mHFD E18.5子代小鼠前脑中“炎症反应LPS”、“主要胎儿小胶质细胞”通路显著上调,说明母体HFD导致子代小鼠前脑中炎症反应增加。
此外,对RNA-seq数据采用模糊C均值聚类分析以进一步解析母体Kyn通路异常而导致子代行为缺陷的潜在机制。结果共划分出10个不同基因簇,簇1和6的相对表达与胎儿前脑中Kyn浓度显著相关。GSEA显示微管组织和运动相关的通路下调,这对神经元迁移至关重要,表明mHFD胎儿前脑中神经元的发育和定位受损。
总之,RNA-seq为解析母体高脂饮食对子代脑发育的影响机制提供助力。


Penghao Sun, Mengli Wang, Xuejun Chai, et al. Disruption of tryptophan metabolism by high-fat diet-triggered maternal immune activation promotes social behavioral deficits in male mice[J]. Nature Communications, 2025

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