引言
脂質對於能量儲存、膜結構和細胞訊號傳導是不可或缺的。然而，哺乳動物早期胚胎髮育中各種內源性脂質的動態變化尚未得到系統表徵。
2024年2月1日，浙江大學張進、中國科學院遺傳與發育生物學研究所稅光厚、中國醫科大學李達共同通訊在Nature Cell Biology(IF 21.3)線上發表題為“Low-input lipidomics reveals lipid metabolism remodelling during early mammalian embryo development”的研究論文，該研究全面研究了小鼠和人類早期胚胎髮育過程中的動態脂質景觀。不同發育階段的脂質特徵是不同的，特別是磷脂類。
高程度的磷脂不飽和是胚胎髮育到囊胚期的保守特徵。此外，發現脂質去飽和酶如SCD1是體外囊胚發育和囊胚著床所必需的。其機制之一是在八細胞胚向囊胚發育過程中，透過不飽和脂肪酸調節質膜和根尖蛋白的流動性，建立根尖-基底極性。總之，該研究為哺乳動物著床前胚胎髮育中內源性脂質組的重塑提供了寶貴的資源，併為脂質不飽和對胚胎發生和著床的調節提供了機制見解。
哺乳動物的精子使卵母細胞受精後，全能性受精卵經歷三到四輪細胞分裂，隨後在八細胞階段被壓實。然後形成桑葚胚，桑葚胚分化為囊胚，囊胚包含內細胞團(ICM)和外層滋養外胚層(TE)細胞。這些過程依賴於母體RNA和蛋白質的降解和再合成、表觀遺傳重程式設計和染色質結構組織。這種動態轉變與代謝重程式設計有關，在這種狀態下，卵裂期早期的胚胎處於靜止狀態，需要丙酮酸和乳酸，然後過渡到高度氧化狀態，需要葡萄糖來支援囊胚發育。重要的是，代謝物在發育和細胞命運決定中起著關鍵作用，如丙酮酸，它是合子基因組啟用所必需的，葡萄糖，它區分TE和ICM細胞的細胞命運。早期胚胎的代謝組學分析表明，l-2-羥戊二酸是卵母細胞中高度豐富的代謝物，其缺失促進了受精後組蛋白標記的消除。然而，脂質代謝及其對哺乳動物著床前胚胎髮育的影響卻很少受到關注。
脂質在能量產生、分化、增殖和訊號傳遞中起著重要作用。先前的研究表明，脂質重塑發生在無脊椎動物的發育過程中，如黑腹果蠅。對卵磷脂營養生物斑馬魚的研究揭示了胚胎發生過程中卵黃和機體中脂類的動態組成。以往對卵母細胞內源性脂肪酸和甘油三酯的研究表明，β -氧化在卵母細胞成熟和發育的能量代謝中起重要作用。對體外培養的牛胚胎的研究已經揭示了哺乳動物胚胎發生過程中的脂類。然而，對小鼠和人類胚胎體內各種型別的脂質的全域性影象是缺失的。
成像技術已被用於觀察脂質，這使得能夠視覺化脂滴(LD)的分佈，並研究LD的大小、合成和維持在小鼠胚胎髮育中的重要性。此外，培養基中外源脂肪酸的供應可影響多種物種的卵母細胞成熟、低溫儲存、氧化應激和細胞訊號傳導28 - 30，飽和脂肪酸的補充可導致內質網(ER)應激。這些結果突出了脂質在卵母細胞和早期胚胎髮育過程中的重要和複雜作用。但是，脂質重塑的完整圖景以及它透過什麼機制在著床前和著床期間促進胚胎的生理發育仍然是難以捉摸的。
小鼠著床前胚胎髮育階段特異性脂質組學特徵（Credit: Nature Cell Biology）
該研究提供了哺乳動物早期胚胎髮育的全面脂質組學概況。除了目前關注的脂質不飽和外，許多物種的大規模脂質重塑需要進一步研究每種調節機制以及下游生理影響。在未來，共研究發現的具有明顯特徵的脂質組指紋圖譜，特別是透過拉曼光譜儀等無創儀器測量的指紋圖譜，可以為評估胚胎質量和發育潛力提供機會，從而提高體外受精程式的成功率。
原文連結
https://www.nature.com/articles/s41556-023-01341-3
責編|探索君
排版|探索君
文章來源|“iNature”
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