代謝在哺乳動物胚胎發(fā)育中扮演著遠(yuǎn)超傳統(tǒng)認(rèn)識的角色。長期以來，代謝過程被簡單視為提供能量和生物合成原料的管家功能，但越來越多的研究打破了這一固有認(rèn)識，揭示了代謝調(diào)控作為胚胎發(fā)育主要驅(qū)動力之一的重要地位。
2025 年 7 月 22 日，浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院/浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院/良渚實驗室張進(jìn)教授團(tuán)隊在 Nature Cell Biology 期刊發(fā)表了題為：Metabolic regulation of key developmental events during mammalian embryogenesis 的綜述論文。
該綜述全面總結(jié)了代謝調(diào)控在哺乳動物胚胎發(fā)育的關(guān)鍵事件與過程中的作用，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)觀念中代謝僅作為發(fā)育過程被動支持者的認(rèn)識，文章深入討論了特定的代謝物小分子和代謝途徑不僅能為胚胎發(fā)育提供能量和生物合成前體，更直接參與發(fā)育事件的時空調(diào)控，主動塑造胚胎的命運決定和形態(tài)發(fā)生。這一認(rèn)識為理解諸多發(fā)育異常和生殖障礙提供了新視角，也為輔助生殖技術(shù)的優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。
根據(jù)胚胎發(fā)育的時間順序，該綜述系統(tǒng)性地討論了代謝調(diào)控對于每個胚胎發(fā)育關(guān)鍵事件的獨特作用。包括胚胎早期發(fā)育的代謝需求：二細(xì)胞期前的胚胎對于代謝環(huán)境與氧化還原平衡存在嚴(yán)格的需求，丙酮酸的存在是早期胚胎發(fā)育的必要條件，這與丙酮酸在維持氧化還原平衡中起著至關(guān)重要的作用相關(guān)；代謝重塑驅(qū)動合子基因組激活：線粒體TCA 循環(huán)相關(guān)的酶在 ZGA（zygotic genome activation）期間以丙酮酸依賴的方式暫時定位于細(xì)胞核，其活性與表觀遺傳重編程密切相關(guān)，此外，乳酸富集于早期哺乳動物胚胎的細(xì)胞核中，抑制乳酸的產(chǎn)生和攝取會導(dǎo)致胚胎在二細(xì)胞期階段停滯；囊胚形成中的動態(tài)代謝變化：隨著胚胎從二細(xì)胞期階段發(fā)展到囊胚階段，表現(xiàn)出明顯的代謝活動的改變，體現(xiàn)在線粒體活動增加、丙酮酸氧化增強(qiáng)、TCA 循環(huán)代謝物增加以及對葡萄糖的需求增加，此外，這階段脂質(zhì)的動態(tài)變化對于桑葚胚外側(cè)細(xì)胞建立極性至關(guān)重要；胚胎植入期間的代謝活動：胚胎必須附著在子宮壁上以連接母體循環(huán)系統(tǒng)并繼續(xù)發(fā)育，這一過程稱為植入，研究表明，脂質(zhì)及其衍生物對囊胚植入至關(guān)重要，與脂肪酸相關(guān)的促炎反應(yīng)有助于建立母胎界面并優(yōu)化子宮容受性；在原腸運動和器官發(fā)生的階段，代謝梯度具有重要意義，例如時空特異性的葡萄糖代謝波對于原腸胚形成具有調(diào)控作用。綜述還額外探討了胚胎滯育的代謝特征，包括自噬活動增加以生成更多營養(yǎng)物質(zhì)，合成更高水平的?；撬岷痛闻；撬嵋蕴峁┛寡趸Ｗo(hù)，下調(diào)mTOR 信號通路等。同時，作者總結(jié)了現(xiàn)階段評估胚胎代謝的先進(jìn)方法，包括少量胚胎的代謝組學(xué)，空間代謝組學(xué)以及體外評估胚胎質(zhì)量的拉曼光譜技術(shù)等。
受精卵到二細(xì)胞期階段胚胎中氧化還原平衡的調(diào)節(jié)
植入前胚胎發(fā)育關(guān)鍵事件的代謝特征
胚胎著床后發(fā)育的代謝調(diào)控
總的來說，文章系統(tǒng)總結(jié)了代謝活動對于胚胎發(fā)育不同階段的時空調(diào)控作用，探討了在重要的連續(xù)關(guān)鍵胚胎事件的背景下，代謝和胚胎發(fā)育之間的相互作用，突出了各種代謝物和信號分子在發(fā)育過程中的關(guān)鍵性角色。關(guān)鍵代謝物，包括葡萄糖、脂肪酸和氨基酸，不僅作為發(fā)育的能量來源，同時也作為發(fā)育進(jìn)程調(diào)節(jié)者。
浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院/浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院/良渚實驗室張進(jìn)教授為通訊作者。浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士生徐雨雁為第一作者，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院頡偉教授為共同作者。該文章的發(fā)表受到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、浙江省自然科學(xué)基金和浙江省"尖兵""領(lǐng)雁"計劃的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41556-025-01720-y
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