《Journal of Physiology》：Maternal obesity induces activator protein 1-mediated inflammatory response to impair embryonic neurogenesis
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这篇综述深入揭示了母源性肥胖（MO）损害胚胎神经发生的分子机制。研究表明，MO通过诱导激活蛋白1（AP-1）转录因子复合物活性增强，导致促炎因子（如TNF-α）表达上调，从而直接抑制神经发生关键因子（Neurod1、Neurog2、Ascl1）的表达，揭示了母体炎症环境对胎儿神经发育的潜在危害及其与子代神经发育障碍（如ASD、ADHD）风险增加的内在联系。
母源性肥胖诱导激活蛋白1介导的炎症反应损害胚胎神经发生
引言：日益严峻的母源性肥胖与子代神经发育风险
全球肥胖率不断攀升，育龄妇女的肥胖问题尤为突出。母源性肥胖（MO）已成为一个全球性健康问题，对胎儿神经发育及子代长期神经功能构成显著风险。研究表明，MO会显著增加子代罹患注意力缺陷多动障碍（ADHD）、自闭症谱系障碍（ASD）、抑郁和进食障碍等神经精神疾病的风险。肥胖可诱导慢性低度炎症状态，而母体炎症会通过释放促炎细胞因子改变胎儿大脑微环境，从而影响胎儿神经发生。激活蛋白1（AP-1）转录因子复合物（由FOS、JUN等组成）是介导炎症反应和参与神经发育的关键因子。然而，MO通过炎症影响早期胚胎神经发生的具体分子机制尚不明确。为此，本研究利用单细胞多组学技术，深入探讨了MO对胚胎早期神经发生的影响及其背后的分子通路。
材料与方法：构建高脂饮食小鼠模型与多组学分析
本研究采用C57BL/6J小鼠，将雌鼠随机分为对照组（CON，饲喂标准饲料）和母源性肥胖组（MO，饲喂高脂饲料）以诱导肥胖，并在整个孕期维持相同饮食。在胚胎期第11.5天（E11.5）和E13.5采集胚胎样本。研究采用了一系列技术方法：通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析胚胎全细胞的转录组图谱；通过单细胞ATAC测序（scATAC-seq）分析染色质可及性；通过免疫荧光染色和蛋白质印迹（Western blot）验证蛋白水平变化；通过染色质免疫共沉淀-定量PCR（ChIP-qPCR）验证转录因子结合；并建立了体外神经干细胞培养模型，用不同浓度的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）处理，通过实时定量PCR（RT-qPCR）评估其对神经发生相关基因表达的影响。
结果
1. MO改变胚胎的神经细胞群组成
对E11.5和E13.5胚胎进行的单细胞转录组分析整合了50,310个高质量单细胞数据。UMAP可视化识别出21个不同的细胞簇。通过经典标志物分析确认了神经元（高表达Dcx、Tubb3）和神经前体细胞（高表达Pax6、Sox2）等细胞类型。与CON组相比，MO组中神经元（4.6% vs 9.7%）和神经前体细胞（2.1% vs 7.3%）的比例显著降低，表明MO改变了神经源性细胞群体。
2. 神经群体发育轨迹受损
对神经细胞群的进一步亚群分析和拟时序轨迹分析显示，细胞从表达Pax6/Sox2的前体细胞，经表达Ascl1/Neurog2的中间前体，向表达Tubb3/Neurod1的成熟神经元发展。MO组不仅神经元和神经前体总数减少，其细胞亚群的分布也更为稀疏，表明MO破坏了神经细胞的分化进程。E13.5胚胎脑的NeuN（神经元标志物）免疫荧光染色直接证实，MO组中成熟神经元密度显著低于CON组，为MO损害体内胚胎神经发生提供了直接证据。
3. 母源性肥胖破坏神经发生标志物表达
单细胞转录组数据显示，MO胚胎神经细胞中关键神经源性转录因子Neurod1、Neurog2和Ascl1的表达显著下调。RT-qPCR对E13.5脑样本的验证结果与此一致。基因本体（GO）富集分析进一步表明，MO组下调的基因在神经发生、神经系统发育、突触组织和树突发育等通路中显著富集，提示MO不仅影响神经元分化，还可能损害未来的神经元连接性。
4. MO在胚胎中诱导炎症反应
单细胞分析发现，免疫细胞簇（簇12）中促炎细胞因子TNF、Cxcl2以及AP-1复合体成分Fos、Jun、Jund的表达在MO组显著升高。蛋白质印迹分析证实，MO胚胎中TNF-α和JUN蛋白水平也显著增加，表明MO在胚胎中诱导了促炎环境。
5. MO改变炎症基因调控区的染色质可及性
scATAC-seq分析E13.5胚胎的染色质开放性。motif活性分析显示，在免疫细胞中，AP-1家族转录因子（如FOS、FOS::JUN）的活性在MO组显著增强。对特定基因位点的分析发现，MO组促炎细胞因子Tnf和巨噬细胞标志物Cd68基因启动子区域的染色质可及性增加，且这些区域存在AP-1结合位点。ChIP-qPCR实验进一步验证，MO胚胎中c-JUN在Tnf启动子区域的结合显著富集。这些结果表明，MO通过增强AP-1的活性和结合，打开了炎症基因的染色质，促进了其表达。
6. 体外验证炎症对神经发生的影响
体外实验发现，用TNF-α（30和100 ng/mL）处理神经干细胞可剂量依赖性地显著抑制Neurog2和Neurod1的表达，但对Ascl1表达无显著影响。这直接证明了促炎细胞因子TNF-α能够抑制神经发生关键因子的表达，为MO引起的炎症环境损害神经发生提供了直接的因果联系。
讨论与结论
本研究系统阐明了MO损害胎儿神经发生的分子机制。MO在母体和胚胎中创造了促炎环境，特别是上调了TNF-α等细胞因子。这种炎症环境激活了AP-1转录因子复合物，后者通过结合并打开Tnf等炎症基因的染色质，进一步放大炎症信号。同时，AP-1的激活和炎症环境直接或间接地抑制了Neurod1、Neurog2等关键神经源性转录因子的表达，从而阻碍了神经前体细胞向神经元的正常分化和成熟，导致胚胎期神经元生成减少。这些早期神经发生程序的紊乱，可能是MO子代未来出现神经发育障碍风险增高的基础。
本研究整合了scRNA-seq、scATAC-seq及体内外功能验证，首次在单细胞分辨率下揭示了MO通过AP-1介导的炎症通路干扰早期胚胎神经发生的完整链条。研究结果强调了孕期维持健康体重的重要性，并提示针对AP-1等炎症通路进行干预，可能是减轻MO对胎儿脑发育不利影响的潜在策略。未来的研究可进一步探索发育后期的影响，并将动物模型中的发现向临床转化。
