Aging Cell丨李文團隊聯(lián)合鄭宇軒團隊繪制人類卵巢衰老的時空圖譜

卵巢是維系女性生育能力與內(nèi)分泌穩(wěn)態(tài)的核心器官，其功能通常在 20～30 歲達到高峰，隨后逐漸衰退，并于約 50 歲左右進入絕經(jīng)階段。隨著卵巢功能減退，其局部微環(huán)境發(fā)生顯著重塑，卵母細(xì)胞質(zhì)量下降、卵泡儲備加速耗竭，進而引發(fā)一系列全身性健康問題，如骨質(zhì)疏松、心血管疾病、肥胖乃至阿爾茨海默病等。因此，深入闡明卵巢衰老的內(nèi)在機制，對于延長女性生育力窗口、預(yù)防和干預(yù)衰老相關(guān)疾病具有重要意義。

近年來，單細(xì)胞測序技術(shù)已成功解析卵巢內(nèi)多種細(xì)胞類型的組成特征。然而，卵巢作為一個高度異質(zhì)性的復(fù)雜組織，其內(nèi)部細(xì)胞如何空間排布、彼此如何相互作用，以及這些空間信息在衰老進程中如何動態(tài)變化，仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識。傳統(tǒng)技術(shù)難以在原位空間維度上同步解析成千上萬個基因的表達格局。因此，構(gòu)建一張能夠精細(xì)呈現(xiàn)“基因表達地理位置”的卵巢衰老空間圖譜，成為破解卵巢衰老機制的關(guān)鍵一步。

近日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬國際和平婦幼保健醫(yī)院李文、章美玲團隊聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)鄭宇軒團隊、海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長征醫(yī)院孫寧霞團隊等，在國際期刊Aging Cell發(fā)表題為Spatial Transcriptomic Characteristics of the Aging Human Ovary的研究論文。研究通過單細(xì)胞核RNA測序（snRNA-seq）結(jié)合高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)（Stereo-seq），構(gòu)建了覆蓋人類卵巢從青春期至更年期的衰老圖譜，系統(tǒng)揭示了卵巢衰老過程中關(guān)鍵細(xì)胞群及分子網(wǎng)絡(luò)的變化，為理解女性生育力下降及相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展提供了全新的研究視角。

本研究成功整合snRNA-seq與scStereo-seq，構(gòu)建了覆蓋人類從青春期至更年期的卵巢“空間衰老圖譜”。這一圖譜如同一張超高分辨率的“卵巢地圖”，不僅精確識別出卵巢內(nèi)12種主要細(xì)胞類型，還能清晰呈現(xiàn)其空間分布及鄰近關(guān)系，從空間原位層面系統(tǒng)揭示了卵巢隨年齡增長所呈現(xiàn)的基因表達變化。

在此基礎(chǔ)上，研究團隊在卵巢血管系統(tǒng)中鑒定出一個全新的內(nèi)皮細(xì)胞亞型——CLDN5?血液內(nèi)皮細(xì)胞。深入分析發(fā)現(xiàn)，這類細(xì)胞并非普通血管內(nèi)皮細(xì)胞，而是高表達主要組織相容性復(fù)合體（MHC）基因和干擾素刺激基因，呈現(xiàn)出“半專業(yè)抗原呈遞細(xì)胞”的特征。值得注意的是，在衰老過程中，當(dāng)其他細(xì)胞普遍出現(xiàn)“身份丟失”（即功能特異性基因表達下降）時，CLDN5?內(nèi)皮細(xì)胞的抗原呈遞和炎癥應(yīng)答能力反而持續(xù)增強，成為衰老卵巢中異常活躍的免疫調(diào)節(jié)樞紐。

空間圖譜進一步顯示，隨年齡增長，表達免疫球蛋白（如 IgG）的免疫細(xì)胞在卵巢外周區(qū)域顯著聚集。這一現(xiàn)象在轉(zhuǎn)錄組（分子）和免疫熒光（蛋白）水平均得到驗證，并在老年小鼠卵巢中觀察到類似趨勢，提示免疫球蛋白陽性細(xì)胞的累積可能是跨物種共享的卵巢衰老標(biāo)志，反映體液免疫在卵巢衰老過程中被異常激活。

數(shù)據(jù)分析還發(fā)現(xiàn)，衰老會導(dǎo)致卵巢內(nèi)細(xì)胞間整體通訊聯(lián)系明顯減少，提示局部微環(huán)境的協(xié)調(diào)調(diào)控能力隨之衰退。然而，DLK1–NOTCH3 信號軸卻在衰老過程中呈上調(diào)趨勢。本研究揭示，卵泡膜細(xì)胞（TC）分泌的 DLK1 蛋白隨年齡增加而升高，并與 CLDN5?內(nèi)皮細(xì)胞表面的 NOTCH3 受體結(jié)合，形成在衰老過程中不斷強化的細(xì)胞間信號通路。體外實驗進一步證實，過表達顆粒細(xì)胞（GC）中的 DLK1 會直接誘導(dǎo)衰老標(biāo)志物 p16 和 p21 上調(diào)。更為重要的是，在早發(fā)性卵巢功能不全（POI）患者的顆粒細(xì)胞中，同樣觀察到 DLK1 顯著高表達及 NOTCH3 下調(diào)。這表明，該信號軸不僅參與生理性卵巢自然衰老，也可能推動病理性卵巢功能衰退，具有成為診斷標(biāo)志物和治療靶點的巨大潛力。

總體而言，本研究通過構(gòu)建高分辨率的人類卵巢時空衰老圖譜，在空間原位層面揭示了卵巢衰老過程中免疫微環(huán)境異常激活、細(xì)胞身份逐步喪失以及特定細(xì)胞間通訊失衡等核心機制，不僅加深了我們對女性生殖衰老本質(zhì)的理解，更為未來開發(fā)延緩卵巢衰老、干預(yù)卵巢早衰等生殖內(nèi)分泌疾病的創(chuàng)新策略提供了堅實的理論基礎(chǔ)和一系列具有潛力的干預(yù)靶點。

上海交通大學(xué)國際和平婦幼保健醫(yī)院李文教授、復(fù)旦大學(xué)鄭宇軒青年研究員、海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長征醫(yī)院孫寧霞教授、上海交通大學(xué)國際和平婦幼保健醫(yī)院章美玲副研究員為本文的通訊作者。上海交通大學(xué)國際和平婦幼保健醫(yī)院章美玲副研究員、郭方浩助理研究員、章青副主任醫(yī)師、胡騫慧博士為本文的共同第一作者。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.70288

制版人：十一

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