​中国浙江大学医学院附属妇产科医院的黄荷凤教授课题组和中国科学院分子细胞科学卓越创新中心徐国良教授课题组合作在Nature杂志发表研究论文“Maternal inheritance of glucose intolerance via oocyte TET3 insufficiency”，该研究揭示了母体高血糖引起的后代葡萄糖耐受不良与卵母细胞TET3剂量不足直接相关。

糖尿病是一个普遍存在的重大公共卫生问题；糖尿病患者长期高血糖会增加多系统并发症的风险。母体高血糖会给后代带来长期并发症，并对公共健康产生深远影响。母体环境因素，包括不利的生殖系或子宫内暴露、护理方式和牛奶成分，通过代际或跨代表观遗传重新规划后代的健康。尽管已经报道了哺乳动物通过配子进行的表观遗传，但雌性种系依赖性表观遗传的机制仍不清楚，孕前糖尿病与下一代成年期疾病风险之间的联系尚未得到充分研究。本研究试图确定孕前高血糖如何影响后代的长期健康。

为了确保小鼠后代的表型完全来源于卵母细胞，研究人员进行了体外受精(IVF)和2细胞胚胎移植以产生后代（图1）。与对照组相比，雄性和雌性高血糖小鼠模型(HG小鼠) 后代逐渐表现出明显的葡萄糖耐受不良，可能是由于性激素的保护作用，雌性与雄性相比表现出延迟发作。这些数据表明，糖耐量受损，即糖尿病前期状态，出现在HG后代中。孕前高血糖主要导致后代胰岛素分泌缺陷。

哺乳动物的表观基因组在代际间被各种表观遗传修饰因子正确地重编程，母体环境暴露可能会干扰配子和早期胚胎的表观遗传重编程，从而增加后代的疾病易感性。为了确定介导雌性种系依赖性表观遗传的潜在表观遗传修饰因子，研究人员对HG MII卵母细胞进行了RNA测序（RNA-seq），结果表明HG MII卵母细胞和另一种肥胖的高血糖小鼠模型（2型糖尿病）中生发泡（GV）期卵母细胞中TET3表达显著降低。进一步通过免疫荧光实验表明卵母细胞中的TET3因母体高血糖而减少，因此合子DNA去甲基化不足（图2）。

图2.高血糖小鼠和糖尿病患者的卵母细胞中TET3表达降低

TET3是唯一一种在卵母细胞发育过程中表达的DNA 5-甲基胞嘧啶(5mC)修饰酶，可催化5mC转化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)和其他高氧化产物，在受精卵阶段的DNA去甲基化中起重要作用，特别是在雄性原核中。TET3表达受到体内和体外人和小鼠卵母细胞中高葡萄糖的影响。考虑到HG受精卵中Tet3表达的降低和DNA羟基化受损，通过全基因组亚硫酸氢盐测序在胚胎第18.5天(E18.5)表征胎鼠胰岛的甲基化组，寻找导致葡萄糖耐受不良的异常甲基化基因（WGBS），结果表明具有启动子hyper-DMRs的基因的通路富集分析表明，与HG后代中胰岛素分泌缺陷相关的葡萄糖不耐受与卵母细胞中TET3不足导致的去甲基化受损之间存在联系。高血糖可能会在GCK启动子处引发表观遗传上可遗传的高甲基化，进而干扰基因表达，导致下一代葡萄糖耐受不良。除了Gck之外，更多的基因受到卵母细胞TET3不足的影响。总之，该研究表明父系高甲基化持续存在于胰岛素分泌途径的基因亚组中，并且可能可追溯到卵母细胞中TET3剂量不足。小鼠卵母细胞中母源TET3缺乏导致Gck启动子去甲基化受损和后代葡萄糖不耐受，HG卵母细胞中的外源TET3表达可逆转母体效应。

总之，母体环境对后代的影响是通过影响卵母细胞TET3的水平而发生的，这反过来又会影响合子父系基因组重编程。受损的DNA去甲基化和表观遗传会影响参与胰岛素分泌的父系高甲基化基因子集的表达，包括对葡萄糖代谢至关重要的Gck，从而使后代对葡萄糖不耐受敏感。此外，在来自高血糖母亲的MII卵母细胞中注射编码催化活性TET3的mRNA足以挽救母体对后代葡萄糖耐受不良的影响。这一发现表明对母亲进行孕前干预以保护后代健康的潜在益处。

欢迎关注微信公众号

遗传咨询、基因检测和科研合作请联系QQ：710334290

撰文：刘振兴

编辑：刘振兴

审核：张贤钦

课题组网址 http://life.hust.edu.cn/info/1046/13645.htm

课题组介绍-分子医学团队