image: X染色体的不同亲本来源导致女性胚胎（至少在滋养外胚层谱系中）出现X染色体特异的低甲基化，加上女性胚胎中未完成的X染色体失活和性别特异的细胞间通讯模式，共同导致了转录和发育的性别差异，包括：（1）女性的滋养外胚层具有向细胞滋养层分化的优势，具有更活跃的细胞周期、更强的线粒体功能、更高的血管生成和免疫耐受信号，男性滋养外胚层具有向合体滋养层分化的优势和更强的激素分泌功能；（2）男性原始内胚层具有更高的增殖潜力和向前内脏内胚层的分化优势；（3）男性上胚层具有更高的增殖潜力。这些差异可能是导致胚胎/胎儿性别差异发育的根本原因，其中男性优先进行胎盘/胎儿生长，女性则倾向于确保对损伤的抵抗能力。EPI，上胚层。PE，原始内胚层。TE，滋养外胚层。XCI，X染色体失活。AVE，前内脏内胚层。CTB，细胞滋养层。STB，合体滋养层。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
该研究深入分析了 65个人类胚胎（D6-D14）8455个细胞的转录特征和部分细胞的甲基化特征，如此多的胚胎和细胞保证了分析的准确性。
研究团队发现性染色体主导着原肠前胚胎发育的性别差异，但其作用将随着发育逐渐减弱，这与X染色体失活（XCI）的推进和谱系分化有关。
研究结果提示，在胚胎发育的第二周，男性和女性胚胎已经在各个谱系的发育上表现出显著的差异。与女性胚胎相比，男性胚胎的滋养外胚层分化更快，高表达胎盘激素基因，但是其细胞周期活性更低、线粒体功能较差、免疫耐受信号和血管生成信号更弱；男性原始内胚层更早启动前内脏内胚层分化；男性上胚层增值活性更高。
滋养外胚层发育的性别差异进一步在超过 7,000 名接受辅助生殖治疗的女性中得到了验证，怀有男胎的孕妇具有更高的血清β-hCG水平，从而为胚胎发育的性别差异提供了令人信服的临床表型证据。
这些差异与人类胎儿发育的性别差异吻合，即男性胎儿生长更快，但更容易发生不良妊娠事件，女性胎儿抵抗不良宫内环境的潜能更强，但是其生长稍慢，从而揭示了人类胎儿发育性别差异的起源。
研究团队进一步探索了导致这些差异的原因，发现女性胚胎中X染色体特异的低甲基化和未完成的X染色体失活，以及性别特异的细胞间通讯模式，共同导致了上述转录和发育的性别差异。
这些发现揭示了人类胚胎/胎儿发育性别差异的深层机制，阐明了X染色体和复杂的细胞间通讯在其中的作用，对理解人类早期胚胎发育的规律具有重要意义。
总之，本研究为理解人类原肠前胚胎发育的性别差异提供了前所未有的见解，并揭示了这些差异与胎儿发育性别差异的潜在关联。
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Sex differences in human pre-gastrulation embryos
https://doi.org/10.1007/s11427-024-2721-y
Journal
Science China Life Sciences