【科技前沿】高绍荣/刘文强/张艳平/李晓翠团队揭示妊娠早期感染SARS-CoV-2后母胎界面免疫激…

当前由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起的新型冠状病毒（COVID-19）感染仍然对孕妇构成威胁，母亲病毒感染已被证明可以通过改变免疫细胞信号破坏母胎界面的发育，并可能导致对胎儿发育的长期影响。先前的研究表明，怀孕期间感染SARS-CoV-2与胎儿并发症升高相关，包括流产、宫内生长受限和早产。妊娠期前三个月是胎盘发育和器官发生的关键时期，容易受到病毒感染等外界因素的干扰。然而，妊娠早期感染SARS-CoV-2对母胎界面的影响仍知之甚少。

2024年3月5日，同济大学生命科学与技术学院高绍荣团队与同济大学附属妇产科医院李晓翠团队在Protein & cell杂志在线发表了题为Immune rebalancing at the maternal-fetal interface of maternal SARS-CoV-2 infection during early pregnancy的研究论文，该研究发现妊娠早期感染SARS-CoV-2后的最初几周内引发了母胎界面的免疫反应，并诱导了氨基酸和磷脂谱的代谢改变。随后免疫细胞的激活和滋养层细胞免疫耐受的增强建立了一种新的动态平衡，减轻了对母胎界面发育的影响。值得注意的是，母胎界面的免疫反应和代谢变化在发育到妊娠中期时逐渐下降。研究强调了在母体感染SARS-CoV-2后的两个月，适应性免疫耐受机制和免疫平衡的建立，以及由新冠感染所引发的母胎界面免疫反应和代谢变化会随着发育逐渐减弱。

作者首先收集了感染SARS-CoV-2孕妇的胎盘样本，所有的孕妇都于2022年12月感染SARS-CoV-2，并且感染时处于妊娠期的第1至第3周。为了全面评估SARS-CoV-2感染对母胎界面发育的影响，作者对SARS-CoV-2感染孕妇和健康孕妇的胎盘组织进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），经过严格的细胞过滤，共获得84331个具有高质量数据的细胞用于下游分析。在6-8周的绒毛膜中分离出了包括滋养层细胞亚群（Trophoblast cell）在内的8个细胞簇，在同时期母体蜕膜中分离出了包括免疫细胞亚群（Immune cell）在内的7个细胞簇。通过差异表达分析发现COVID-19组与对照组之间的基因表达水平存在显著差异，基于差异基因的GO分析显示，免疫细胞亚群包括巨噬细胞 (Macrophages ，MACs)，自然杀伤细胞 (Natural killer cells ，NKCs) 和T细胞 (T cells ，TCs) 以及滋养层细胞亚群包括绒毛滋养层细胞 (Villous cytotrophoblast cells ,VCTs)，合胞滋养层细胞 (Syncytiotrophoblasts ,SCTs)和绒毛外滋养层细胞 (Extravillous trophoblasts ,EVTs) 中的上调基因都参与了抗病毒反应，干扰素诱导跨膜蛋白(IFITM)家族成员IFITM2及IFITM3在各细胞亚群中表达水平都显著上调，这表明在妊娠早期，母胎界面发生了广泛的抗病毒反应。

母体免疫系统在人类胎盘早期发育过程中经历了多次调节，阻止了母体免疫细胞（NKC和MAC）攻击胎盘中胎儿来源的半同种异体细胞，之前的研究表明妊娠后期感染SARS-CoV-2的孕妇母体蜕膜免疫景观发生变化，可能会对后代产生长期的不良影响。为了进一步评估特异性免疫细胞群及其对SARS-CoV-2感染的反应，作者将CD45+免疫细胞分类为亚群，与对照组相比，COVID-19组TC中IFNG表达上调，MAC中IFNGR（IFN-γ受体）表达上调。此外，细胞间通讯分析显示，NKC和MAC之间的IFNG-IFNGR信号增强，表明免疫细胞在妊娠早期母胎界面被激活。值得注意的是，免疫荧光染色示MAC比例保持不变。此外，与MAC相关的差异表达基因更多表现出下调模式，并在免疫反应途径中显著富集。这些发现表明，在妊娠早期感染SARS-CoV-2后几周，母胎界面的抗病毒反应有限。

母胎免疫耐受现象是在母胎界面免疫激活与抑制的多系统、多因素平衡过程，其中调控HLA类Ⅰ分子（HLA-G /HLA-E /HLA-F）在胎儿滋养层细胞和蜕膜NKC活性中的表达最为重要。NKC通过其表面受体识别HLA抗原，传递抑制信号，并调节NKC的细胞毒活性和细胞因子释放。作者发现SARS-CoV-2感染上调了滋养层细胞中HLA-G的表达，HLA-G水平升高可以抑制免疫球蛋白的产生，防止细胞因子分泌过多，在本研究中COVID-19组细胞中未发现细胞因子风暴现象。这些发现与之前的研究一致，细胞因子风暴在COVID-19孕妇中是罕见的。

为了研究SARS-CoV-2感染对母胎界面的潜在持续影响，作者对流产时胎龄为12-16周（妊娠中期）的孕妇的胎盘组织进行了单细胞测序分析，发育到妊娠中期的各类型细胞中差异基因数量明显低于妊娠早期，在妊娠早期COVID-19组细胞中观察到的显著转录组紊乱随着发育到妊娠中期而减轻，同时孕中期COVID-19组与对照组相比HLA-G表达无差异。EVT侵入和迁移到母体区域是确保胎盘正常发育的关键，从妊娠早期到妊娠中期EVT的RNA速度分析显示了正常的分化轨迹，HE染色显示胎盘绒毛组织学形态无明显差异。综上所述，SARS-CoV-2的影响随着妊娠持续逐渐减少。

在本研究中，作者使用单细胞RNA测序和代谢组学来描述妊娠期间SARS-CoV-2感染对组织发育和免疫景观的影响。通过对SARS-CoV-2感染后不同发育阶段的胎盘进行分析，提供了第一个直接证据，即妊娠早期感染SARS-CoV-2所引发的异常免疫和代谢反应会随着母胎界面的发育逐渐消失。同时本文研究结果表明，母胎界面的适应性免疫反应可以限制SARS-CoV-2感染的影响，从而降低其对胎盘发育的影响。之前的研究主要集中在妊娠后期感染SARS-CoV-2的女性，对妊娠早期感染的研究存在空白，本研究为临床和公众关注的SARS-CoV-2早期感染对孕妇母胎界面发育影响的问题提供了参考。

同济大学博士生袭宸祥、燕子回、张亚林、韩晓晓，博士后柏丹丹和同济大学附属妇产科医院王蓓颖主任为论文共同第一作者。高绍荣教授，刘文强教授，张艳平教授与同济大学附属妇产科医院李晓翠主任为本文的共同通讯作者。

原文链接: https://academic.oup.com/proteincell/advance-article/doi/10.1093/procel/pwae006/7619299?searchresult=1

本文转载自公众号“BioArt”

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原标题：《【科技前沿】高绍荣/刘文强/张艳平/李晓翠团队揭示妊娠早期感染SARS-CoV-2后母胎界面免疫激活与免疫平衡重新建立的动态机制》

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