项目文章Protein & Cell（IF13.6）| 同济大学高绍荣/李晓翠团队揭示孕产妇感染新冠后母胎界面免疫响应机制

健康孕妇和感染SARS-CoV-2孕妇的胎盘样本

将妊娠期第1——3周感染SARS-CoV-2的孕妇纳入研究。对SARS-CoV-2感染孕妇和健康孕妇在妊娠期早期和中期的胎盘组织中细胞进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），经过严格的细胞过滤，获得84331个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（图2B-D）。通过组织的HE染色（图1E），发现胎盘绒毛组织学形态无明显差异。

火山图显示感染 SARS-CoV-2 的孕妇蜕膜组织免疫细胞中的基因表达水平存在显著差异（图3A），免疫细胞亚群包括巨噬细胞 (MACs)，自然杀伤细胞 (NKCs) 和T细胞 (TCs) 以及滋养层细胞亚群包括绒毛滋养层细胞 (VCTs)，合胞滋养层细胞 (SCTs)和绒毛外滋养层细胞 (EVTs) 中的上调基因都参与了抗病毒反应，并且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，在新型冠状病毒（COVID-19）组中，特定细胞之间的所有相互作用强度都降低了（图3B-D），这表明在妊娠早期，母胎界面发生了广泛的抗病毒反应。

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，我们将免疫细胞（CD45+）分为亚群，并进行降维和细胞类型鉴定，与对照组相比，COVID-19组TCs细胞中IFNG表达上调，MACs细胞中IFNGR（IFN-γ受体）表达上调，同时NKCs细胞和MACs细胞之间的IFNG-IFNGR信号增强，表明免疫细胞在妊娠早期母胎界面被激活（图4A-D）。免疫荧光染色示MACs细胞比例保持不变，但是与MACs细胞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（图4F-G）。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。

SARS-CoV-2感染上调了SCTs、EVTs和VCTs细胞中HLA-G的表达（图5A-B）。此外，观察到NKCs细胞和EVTs细胞之间COL6A1-（ITGA1+ITGB1）信号增强，表明EVTs细胞是主动迁移和侵袭（图5C）。RNA速率分析显示，该抗体在妊娠早期受到SARS-CoV-2感染的影响（图5D）。在新冠肺炎组的SCTs细胞中CD39（ENTPD1）和CD73（NT5E）显著上调，并且，免疫细胞引发细胞因子风暴概率降低（图5E-F）。总之，SARS-CoV-2感染后，母胎界面滋养层细胞的免疫耐受性增加，这确保了母胎界面的稳定性。

鉴定了十种不同的细胞类型，包括滋养层细胞和免疫细胞，同时评估了用于细胞鉴定的标记物的表达水平（图6A-B）。从孕早期到孕中期EVTs细胞的RNA速度分析显示了正常的分化轨迹（图6C）。妊娠中期新冠肺炎组和妊娠中期对照组的HLA-G表达没有差异（图6D）。在妊娠早期组中发现的大多数差异基因在孕中期组中也变得不显著（图6E）。

与妊娠早期蜕膜和绒毛膜组织相比，在妊娠中期胎盘组织中，差异调节的代谢物数量显著减少（图7B），这一发现表明，随着妊娠的进展，SARS-CoV-2对母婴界面组织的影响呈下降趋势。PCA分析发现相对于早期组织，正常组和新冠肺炎组的妊娠中期胎盘组织表现出更大的相似性和更小的差异，并且KEGG分析显示，SARS-CoV-2对母胎界面细胞的影响主要集中在氨基酸代谢和磷脂代谢，但这些影响在大约10周后减弱（图7C-D）。值得注意的是新冠肺炎组在感染后几周精氨酸水平升高，表明精氨酸对SARS-CoV-2感染有累积反应（图7E）。调控代谢物的相关基因表达呈下降趋势（图7E-F）。

总之，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。