胎盘中的改变型滋养层细胞、巨噬细胞及免疫微环境：单细胞转录组学揭示了控制不佳的2型糖尿病的潜在影响

《Chinese Medical Journal》：Altered trophoblasts, macrophages, and immunologic microenvironment in the placenta: Implications of poorly controlled type 2 diabetes mellitus revealed by single-cell transcriptomics

【字体：大中小】 时间：2026年01月19日 来源：Chinese Medical Journal 7.3

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　　胎盘免疫微环境异常与妊娠期2型糖尿病母婴并发症关联研究。

致编辑：与妊娠糖尿病不同，患有控制不佳的2型糖尿病（T2DM）的孕妇在整个妊娠期间都会经历高血糖，^[^¹^]这可能会干扰妊娠前三个月胎盘的正常形成。控制不佳的T2DM更可能导致严重的母婴并发症，如重大畸形、不明原因的胎儿死亡、巨大儿和胎儿生长受限。^[^{^1,2}^]胎盘位于胎儿和母亲之间，是高血糖暴露与母婴并发症之间的重要中介。在这里，我们利用10× Genomics平台生成了来自控制不佳的T2DM孕妇和正常孕妇的足月胎盘绒毛的单细胞转录组谱型。在T2DM胎盘中发现，绒毛部位的巨噬细胞_S100A8/9^high（Macro_S100A8/9^high）数量增加，以及合胞滋养层（STBs）的营养运输缺陷。我们发现了从巨噬细胞到胎盘滋养层的促炎信号增强，包括-Toll样受体4（TLR4）和白细胞介素-1β（IL1B）-白细胞介素-1受体类型1（IL1R1）/白细胞介素-1受体辅助蛋白（IL1RAP），这些信号会干扰滋养层的正常功能。

本研究获得了北京大学第一医院伦理委员会的批准（批准编号2021[488]）。所有捐赠样本的参与者均签署了知情同意书。研究招募了4例健康足月单胎妊娠和4例控制不佳的T2DM足月单胎妊娠的胎盘[补充表1，https://links.lww.com/CM9/C645]。疾病组中的4名女性在本次妊娠前均被诊断为T2DM，并在妊娠期间接受了胰岛素治疗。我们将血红蛋白A1c（HbA1c）超过6.0%和糖化白蛋白（GA）超过16.0%定义为血糖控制不佳。^[^³^]4名T2DM女性的血糖水平在妊娠早期、中期和晚期均符合这些标准[补充表2，https://links.lww.com/CM9/C645]。我们排除了患有严重妊娠并发症的患者，包括先兆子痫、胎儿生长受限、风湿性疾病、心血管疾病和传染病。经过标准的10× Genomics测序程序后，共获得了122,687个单细胞。符合条件的细胞被保留下来，其线粒体基因比例低于10%，每个细胞的基因数量在200到7500之间。随后进行了双细胞去除处理。最终，T2DM组收集了45,678个细胞，对照组（CTRL组）收集了51,578个细胞用于进一步分析。为了研究T2DM胎盘中的细胞异质性，我们从4名控制不佳的T2DM孕妇和4名正常妊娠的孕妇中收集了胎盘，并使用非标记选择策略进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析[补充图1A和B，https://links.lww.com/CM9/C645]。T2DM和CTRL绒毛样本中的10种细胞亚型表现出均匀的流形近似和投影（UMAP）分布[补充图1C，https://links.lww.com/CM9/C645]。如补充图1D所示，https://links.lww.com/CM9/C645，高表达KRT7的细胞是滋养层细胞，而CD14-阳性和CD68-阳性簇是巨噬细胞（Macro）。根据PEG10、DNA TOP2A、HLA-G和CYP19A1等特定标记，滋养层细胞进一步被分为合胞滋养层（CTBs）、增殖型CTBs（CTB_pros）、绒毛外滋养层（EVTs）和STBs。高表达COL1A1和COL1A2的细胞是成纤维细胞（FIBs），高表达CD34的细胞是内皮细胞（Endos）。基于CD79A、CD7和NKG7等标记，定义了B细胞和自然杀伤/T细胞[补充图1D，https://links.lww.com/CM9/C645]。我们进一步分析了T2DM组和CTRL组中每种细胞类型的比例。如补充图1E所示，https://links.lww.com/CM9/C645，T2DM胎盘中的Macro、NK/T细胞、FIBs和B细胞数量增加，而CTBs和CTB_pros数量减少。为了深入理解T2DM胎盘中的滋养层细胞与正常胎盘中的滋养层细胞的异质性，我们重新对上述滋养层细胞进行了聚类[补充图2A，https://links.lww.com/CM9/C645]。进一步分析发现，CTB_fusion亚型特异性表达ERVFRD-1、HSD11B2和ERVV-1，而STBs高表达PSG、KISS1和CSH2。EVT_JAM2⁺高表达JAM2和IL1R2。EVT_DIO2⁺特异性表达DIO2、TNNI2和HAPLN3。CTB_pros表现出高水平的增殖相关基因，如TOP2A、TYMS和MKI67[补充图2B，https://links.lww.com/CM9/C645]。T2DM胎盘绒毛中的STBs显示出显著的营养运输障碍，包括葡萄糖、氨基酸和脂质的运输障碍，这可能与不良并发症的发生有关[图1A。

图1：
STBs表现出营养运输缺陷，而Macro_S100A8/9^high在T2DM胎盘中表现出促炎活性。(A) CTRL组和T2DM组中STBs的GSVA。(B) CTRL组和T2DM组中Macro_S100A8/9^high的GSVA。CTRL：对照组；GOBP：基因本体生物学过程；GSVA：基因集变异分析；Macro：巨噬细胞；Slc：溶质载体；STB：合胞滋养层；T2DM：2型糖尿病。

在T2DM胎盘中发现巨噬细胞数量显著增加。为了进一步探讨胎盘巨噬细胞在T2DM中可能介导的免疫微环境变化，我们对巨噬细胞进行了重新聚类[补充图2C，https://links.lww.com/CM9/C645]。高表达HLA-DRA和LPL的簇分别为Macro_MHC-II⁺和Macro_LPL⁺。Macro_S100A8/9^high高表达S100A8、S100A9和S100A12。Macro_CXCL9⁺特异性表达CXCL9、CXCL10、CXCL11和GBP。CCL4L2-阳性和C3-阳性簇为Macro_CCL4L2⁺。CCL2-阳性和TCEB1-阳性簇为Macro_CCL2⁺。Macro_MT1G⁺特异性表达MT1G。Hofbauer细胞特异性表达FOLR2，LYVE1和CD209也大量表达[补充图2D，https://links.lww.com/CM9/C645]。T2DM胎盘中Macro_S100A8/9^high和Macro_IL1B⁺数量增加，而Hofbauer细胞和Macro_CXCL9⁺数量减少[补充图2C，https://links.lww.com/CM9/C645。

通过CTRL组和T2DM组分离出每个巨噬细胞亚簇中的差异表达基因（DEGs）。基于基因本体生物学过程（GOBP）数据库以及先前发表的论文，还展示了每种分子的基本功能。T2DM绒毛中的Hofbauer细胞和Macro_S100A8/9^high表现出增强的促炎特性。T2DM中的Macro_MT1G⁺与血管生成和趋化性诱导的关系比CTRL组更密切。T2DM绒毛中的Macro_CCL2⁺也与血管生成更相关[补充图2E，https://links.lww.com/CM9/C645]。鉴于T2DM组中Macro_S100A8/9^high的数量显著增加并且具有促炎作用，我们进一步分析了两组之间Macro_S100A8/9^high的差异。基因集变异分析（GSVA）表明，T2DM中的Macro_S100A8/9^high在血管生成、迁移和炎症等方面表现出更大的富集[图1B]。同时，CTRL组中的Macro_S100A8/9^high与正向趋化性的诱导更相关[图1B。为了进一步探讨正常胎盘和T2DM胎盘之间Macro_S100A8/9^high与滋养层的细胞间相互作用差异，我们进行了CellTalkDB分析。T2DM组中Macro_S100A8/9^high与其他细胞类型的配体-受体对数量增加。例如，Macro_S100A8/9^high与CTB_pros之间的S100A8/S100A9–TLR4配对以及Macro_S100A8/9^high与STBs之间的IL1B–IL1R1/IL1RAP配对的细胞间通讯增强，表明Macro_S100A8/9^high可能增强滋养层的炎症水平[补充图2F–I，https://links.lww.com/CM9/C645]。在高血糖孕妇中观察到了胎盘的慢性炎症。^[^⁴^]胎盘功能的变化可能受到高血糖环境下胎盘炎症状态的影响。^[^⁴^]在这里，我们还描述了胎盘中的Macro_S1008/9^high，它参与了慢性炎症反应和迁移。T2DM胎盘中Macro_S1008/9^high的数量明显增加。免疫微环境的失衡，加上Hofbauer细胞减少和Macro_S1008/9^high增加，可能导致慢性炎症，并可能干扰T2DM中的正常胎盘滋养层功能。更好地理解母体高血糖与胎盘慢性炎症之间的关系，可能有助于开发出更好的治疗干预措施，以防止妊娠期间T2DM的发生。总之，我们的研究表明T2DM孕妇的胎盘免疫微环境发生了改变，这些改变干扰了滋养层的正常功能，并导致了妊娠期间T2DM的发病机制。这些改变可能为未来的干预措施提供潜在的目标。