《Nature》孕期肠道微生物对胎儿大脑健康发育影响太大了!

【字体: 时间:2020年09月25日 来源:

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  加州大学洛杉矶分校生物学家9月23日在《Nature》杂志上报道,在小鼠怀孕期间,生活在母亲肠道中的数十亿细菌和其他微生物调节关键代谢产物,这些小分子对胎儿大脑健康发育很重要。

  

加州大学洛杉矶分校生物学家9月23日在《Nature》杂志上报道,在小鼠怀孕期间,生活在母亲肠道中的数十亿细菌和其他微生物调节关键代谢产物,这些小分子对胎儿大脑健康发育很重要。

虽然之前有报道称母体肠道微生物群与后代大脑功能和行为异常有关,但通常是关于感染、高脂肪饮食或妊娠期间的压力等因素,现在,科学家们终于知道它们是否影响胎儿关键时期的大脑发育了。

为了测试肠道微生物对代谢产物和其他生物化学物质的影响,这些代谢产物在母体血液中循环,并培育快速发育的胎儿大脑,研究人员培养了用抗生素治疗的小鼠,以及在实验室中无微生物繁殖的小鼠。

“用这两种方法消耗母体肠道微生物群,同样会干扰胎儿大脑的发育,”该研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校ElainXiao实验室博士后学者Helen•Voung说。

Vuong说,耗尽母体肠道微生物群改变了发育后代大脑中的基因,包括许多参与神经元内形成新轴突的基因。轴突是连接脑细胞并使其能够交流的微小神经纤维。

研究人员发现,尤其是,将大脑丘脑与其皮层连接的轴突数量和长度都减少了。

“这些轴突对于感知环境的能力特别重要,”Vung说。“与此一致,缺乏肠道微生物群的母亲的后代在感官行为上有损害。”

Vung说,研究结果表明,母体肠道微生物群通过调节进入胎儿大脑本身的代谢物,可以促进胎儿大脑健康发育。

她说:“当我们测量母体血液、胎儿血液和胎儿大脑中分子的类型和水平时,我们发现,当母亲怀孕期间缺乏肠道微生物群时,特定代谢产物通常会减少或丢失。”

生物学家在这些关键代谢产物的存在下培育了神经元,他们还将这些代谢物导入了耗尽微生物的怀孕小鼠体内。

“当我们在这些代谢物存在下生长神经元时,它们会发育出更长的轴突和更多的轴突,”Vung说。“当我们给怀孕小鼠补充了关键代谢产物,当微生物减少或丢失时,这些代谢物在胎儿大脑中的水平得到恢复,轴突发育和后代行为的损害也被阻止。

“肠道微生物群不仅能调节孕妇体内的许多生物化学物质,而且在发育中的胎儿和胎儿大脑中也有着不可思议的调节能力,”Vuong说我们的发现还指出了一些促进轴突生长的代谢物。”

结果表明,微生物群与神经系统的相互作用是通过母体肠道微生物群对胎脑的影响而开始的,至少在小鼠体内是这样的。

该研究的通讯作者、加州大学洛杉矶分校微生物学、免疫学和分子遗传学副教授Elaine Hsiao说,这些发现对人类的适用性尚不清楚。

“我们不知道这些发现是否,以及如何适用于人类,”Hsiao说。“然而,有许多神经发育障碍被认为是由怀孕期间经历的遗传和环境风险因素引起的。我们的研究表明,孕期的肠道微生物群也应被视为一个可能不仅影响母亲健康,而且可能影响正在发育的后代健康的因素,并值得进一步研究。”

之前Hsiao等人在2019年报告,5-羟色胺和靶向5-羟色胺的药物,如抗抑郁药,对肠道微生物群可能产生重大影响。2018年,Hsiao和她的团队在癫痫易感与肠道微生物群之间建立了因果关系,并确定了特定的肠道细菌,这些细菌在生酮饮食的抗癫痫作用中起着至关重要的作用。

原文检索:The maternal microbiome modulates fetal neurodevelopment in mice

(生物通:伍松)

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