单核图谱为研究猪海马体进化过程中的变化提供了新的见解

《BMC Biology》：Single-nucleus atlas provides insights into changes in the evolution of the pig hippocampus

猪海马体单细胞转录组学研究揭示品种特异性分子特征及应激适应机制。通过分析亚洲野猪、金华猪和杜洛克猪的海马体22,342个细胞，鉴定6类细胞类型、108个品种特异性转录因子（如GATA2、SPI1），发现83个共表达模块及50个关键配体-受体对（如TGFβ、WNT）。建立开放数据库PHiSA，验证194个候选基因（MC4R、RYR2等）与应激 resilience、行为及生产效率关联，发现杜洛克猪APOE表达较低。

　　

摘要

背景

养猪业的大规模发展带来了显著的压力源，这些压力源对猪的心理健康、行为和生产效率产生了负面影响。海马体在认知和应激反应调节中起着关键作用，是这些过程中的核心组成部分。然而，不同驯化状态的猪品种之间海马体功能的调控机制及其对行为和繁殖策略的影响仍不清楚。

结果

我们对来自三种猪品种（亚洲野猪、金华猪和杜洛克猪）的海马组织中的22,342个细胞进行了单核RNA测序（snRNA-seq），这些品种代表了不同的驯化状态。我们确定了六种主要的海马细胞类型，并注释了108个品种特异性的转录因子，包括GATA2、SPI1和EBF1。此外，我们还分析了83个共表达模块和50对重要的配体-受体对（如TGFβ、WNT和SPP1），揭示了复杂的细胞间通信网络。所有品种中的少突胶质细胞的表达模式都是一致的。我们发现了194个与应激耐受性、心理健康和进食行为相关的候选基因，包括MC4R、RYR2、PDE10A和ABCG2。杜洛克猪中与阿尔茨海默病相关的基因富集程度较低，这与APOE表达减少一致。我们还开发了“猪海马单细胞图谱”（PHiSA，http://alphaindex.zju.edu.cn:8503/），这是一个开放访问的数据库，可以用于进行品种特异性的海马分析并在单核水平上验证基因表达。

结论

本研究提供了关于猪海马功能调节的见解，重点关注应激耐受性、行为和生产力。它突出了海马细胞类型的保守性和品种特异性分子特征及其在适应性和心理健康中的作用。通过整合单核数据，研究表明可以利用遗传策略来改善动物福利、应激管理和养猪计划的生产效率。

图形摘要

我们为代表三种驯化状态的猪创建了海马单细胞图谱：野猪、一种本地驯化品种以及一种具有独特行为特征的集约化品种。这一全面的图谱揭示了与生物功能相关的细胞类型特异性和品种特异性模式。此外，我们还发现了与猪在不同进化阶段的心理健康相关的候选基因。这些发现加强了使用猪品种作为人类精神障碍模型的价值，并加深了我们对单核水平上海马功能的理解。该图是用BioRender制作的。