在自闭症和精神分裂症的临床前模型中，对多聚(I:C)诱导的母体免疫激活所导致的肠道微生物群失衡与神经行为表型的纵向研究

《Brain, Behavior, and Immunity》：A longitudinal examination of gut microbiota dysbiosis and neuro-behavioral phenotypes of poly(I:C)-maternal immune activation in a preclinical model of autism and schizophrenia

　　

迭戈·A·冈萨雷斯-弗兰科|卡里娜·科罗纳-塞万提斯|保拉·C·贝洛-梅迪纳|马塞尔·佩雷斯-莫拉莱斯|海梅·加西亚-梅纳|索菲亚·Y·迪亚兹-米兰达|古斯塔沃·帕切科-洛佩斯

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  母体免疫激活会引发后代的神经行为变化，这些变化会持续存在于不同发育阶段。
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  MIA后的后代会出现类似强迫症的行为、社交缺陷、快感缺乏以及对安非他明的敏感反应。
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  观察到内侧前额叶皮层第II/III层的锥体神经元的树突分支和棘密度降低。
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  在出生后30天出现的婴儿肠道菌群失衡会持续到青春期（出生后57天）乃至成年期（出生后100天）。
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  这种菌群失衡与母体传递无关，说明免疫系统或脑肠轴可能起作用。

引言

自闭症谱系障碍和精神分裂症是与社会环境因素密切相关的神经发育性精神疾病。自闭症谱系障碍的表现包括社交互动缺陷以及重复性行为或兴趣，其严重程度因个体而异（Lord等人，2018年）。全球约有1/100的儿童被诊断出患有自闭症谱系障碍（Issac等人，2025年；世界卫生组织，2023年；Zeidan等人，2022年）。而精神分裂症则影响近1%的人口（St?pnicki等人，2018年），其症状包括阳性症状和阴性症状，通常在青春期或成年早期出现（Tandon等人，2009年）。

多项研究表明，自闭症谱系障碍和精神分裂症的病因与产前感染及随后的炎症反应有关（Suleri等人，2025年）。多种病原体，如风疹病毒（Chess，1977年）、巨细胞病毒（Yamashita等人，2003年）、弓形虫（Severance等人，2016年）以及流感病毒（Khandaker等人，2013年），都可能与母体免疫激活有关，这类感染会提升自闭症谱系障碍和精神分裂症的发病率，尤其是当感染激活了母体免疫系统时（Solek等人，2018年；Zawadzka等人，2021年）。在怀孕的人类中，母体免疫激活会促使更多促炎细胞因子的释放，比如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β和白细胞介素-6（Bergdolt和Dunaevsky，2019年；Hillier等人，1993年）。白细胞介素-6水平的上升是引发自闭症谱系障碍和精神分裂症表型的必要条件（Majerczyk等人，2022年；Smith等人，2007年；Suleri等人，2025年）。

为了构建自闭症谱系障碍和精神分裂症的临床前模型，人们通过引入流感病毒（Moreno等人，2011年）、促炎细胞因子（Majerczyk等人，2022年；Smith等人，2007年）以及能够激活免疫系统的物质，如脂多糖或多聚肌苷/胞苷酸RNA，来模拟病毒感染。在基于多聚肌苷/胞苷酸RNA的母体免疫激活临床前模型中，已经观察到了母体释放的促炎细胞因子的变化，这些变化会导致后代在成年后出现多种神经化学和神经形态学异常（Haddad等人，2020年；Meyer等人，2005年）。

多聚肌苷/胞苷酸RNA诱导的母体免疫激活所引发的表型与自闭症谱系障碍和精神分裂症患者的自然行为异常相似（Malkova等人，2012年；Meyer等人，2005年；Perez-Palomar等人，2023年）。这些异常包括在埋珠实验中观察到的重复性和持续性行为（Angoa-Pérez等人，2013年；Silverman等人，2010年；Thomas等人，2009年）、社交互动和超声波发声方面的缺陷（Malkova等人，2012年；Premoli等人，2021年）、对蔗糖的偏好降低（即快感缺乏的体现）、对安非他明的敏感反应（Meyer等人，2005年；Missault等人，2014年；Solek等人，2018年；Vuillermot等人，2010年），以及听觉惊跳反射的潜伏期和预脉冲抑制现象（Bitanihirwe等人，2010年；Malkova等人，2012年；Meyer等人，2005年）。

在MIA后的后代身上还观察到了神经形态学方面的变化，表现为树突长度缩短以及树突棘密度下降（Bergdolt和Dunaevsky，2019年；Yan等人，2024年）。尤其在内侧前额叶皮层的第II/III层，树突的复杂度以及棘密度都有所降低（Chang等人，2020年）。值得注意的是，树突棘密度的降低与埋珠实验的结果呈负相关（Coiro等人，2015年）。母体免疫激活模型凸显了孕前生活对后代健康和疾病风险的影响，越来越多的证据也表明，母体微生物群及其代谢产物在婴儿的发育和长期健康中起着关键作用（Koren等人，2024年）。

另一方面，众所周知，肠道微生物群会影响健康和疾病状况，并且会在人的一生中，从婴儿期到老年期不断发生变化（Proctor等人，2025年）。从生命早期开始，肠道微生物群就会对免疫系统、代谢功能、胃肠道功能以及神经系统的发展产生重要影响（Lynch等人，2023年），既有助于维持健康状态，也可能导致疾病，包括认知功能障碍。肠道微生物群的失衡与自闭症谱系障碍和精神分裂症患者存在关联，它在这些疾病的发病机制中起着重要作用（Fattorusso等人，2019年；Zhuang等人，2020年）。此外，肠道微生物群失衡还被视为自闭症的一种潜在生物标志物，因为它能够激活免疫系统，而且与正常人群相比，其细菌比例存在显著差异。这些微生物组的改变可能反映了生命早期的某些干扰，而这些干扰又会影响神经发育（Zhou等人，2025年）。

多聚肌苷/胞苷酸RNA诱导的母体免疫激活后的后代存在肠道完整性缺陷，这类缺陷与肠道微生物群失衡有关，其表现与人类自闭症患者的情况相似（Hsiao等人，2013年；Suprunowicz等人，2024年）。不过，目前还不清楚这些MIA后后代的肠道微生物群在其整个生命历程中会发生怎样的变化。

为填补这一研究空白，本研究在多聚肌苷/胞苷酸RNA诱导的母体免疫激活模型中，结合了对青少年期和成年期的纵向肠道微生物群分析，以及行为和神经元形态学研究。这种综合研究方法让我们能够从多个层面探讨持续性肠道微生物群失衡与长期自闭症谱系障碍和精神分裂症相关表型之间的关联。

本研究的主要目的是在基于多聚肌苷/胞苷酸RNA诱导的母体免疫激活的临床前自闭症谱系障碍模型中，探究后代在成长过程中肠道微生物群的多样性变化、观察到的神经形态学改变以及行为变化。为此，我们在怀孕的小鼠体内引入多聚肌苷/胞苷酸RNA以诱发母体免疫激活，然后在相当于人类青少年早期、成年早期和成年期的时间点，采集母鼠和后代的粪便样本。我们通过对后代进行一系列行为测试，包括埋珠实验、社交互动测试、蔗糖偏好测试，以及对新环境和安非他明的运动反应测试。在组织学分析方面，我们研究了内侧前额叶皮层中树突的复杂度以及树突棘的特征变化。我们的研究结果表明，母体免疫激活会引发多种行为、神经和微生物方面的改变，包括埋珠行为增多——这种行为是强迫症相关重复性和固执行为的体现——社交互动减少、快感缺乏，以及对安非他明产生的精神刺激效应更为敏感。此外，我们还发现前额叶皮层第II/III层的锥体神经元的树突分支数量和棘密度有所下降。值得注意的是，这些MIA后的后代从出生后30天开始就出现肠道菌群失衡，这种情况会持续到成年早期（出生后57天）乃至成年期（出生后100天），而且这种失衡与母体垂直传播无关。所有这些结果都充分证明了脑-肠-微生物群轴在塑造行为和神经发育过程中的关键作用。

章节摘要

研究方法

本研究是按照美国国家卫生研究院发布的《实验室动物照料与使用指南》（美国国家研究委员会，2011年）开展的。同时，所有的实验操作都得到了墨西哥国立自治大学神经生物学研究所动物伦理委员会的批准，且符合墨西哥官方标准NOM- 062-ZOO-1999的要求。

产前给予多聚肌苷/胞苷酸RNA会改变后代的行为表型

为了验证由母体免疫激活诱导的小鼠自闭症谱系障碍和精神分裂症模型，我们进行了系列行为测试，包括埋珠实验、社交互动测试、蔗糖偏好测试，以及对新环境和安非他明刺激的运动反应测试（见图2）。实验组由C57BL/6J品系雌性小鼠所生的雄性后代组成，这些雌性小鼠在妊娠第12.5天被给予多聚肌苷/胞苷酸RNA（5毫克/千克）或生理盐水（0.9%）处理。为了测定重复挖掘行为，我们统计了在10分钟时间内埋藏的珠子数量

讨论

本研究对基于多聚肌苷/胞苷酸RNA诱导的母体免疫激活的小鼠自闭症谱系障碍模型中，肠道微生物群的变化与行为及神经形态学改变之间的关系进行了纵向研究。在该模型中，我们发现后代的埋珠行为增多，社交行为减少，饮糖水量下降，这些都与快感缺乏有关。此外，该模型中的后代对安非他明引起的过度活动也表现出敏感反应。而且，多聚肌苷/胞苷酸RNA处理还会导致树突分支数量减少

CRediT作者贡献说明

迭戈·A·冈萨雷斯-弗兰科：论文撰写——审阅与编辑，论文撰写——初稿，研究方法设计，实验实施，数据正式分析。卡里娜·科罗纳-塞万提斯： 。保拉·C·贝洛-梅迪纳： 。马塞尔·佩雷斯-莫拉莱斯：项目监督，资源提供，项目管理。海梅·加西亚-梅纳：论文撰写——审阅与编辑，项目监督，项目管理，实验实施，资金筹集，研究概念设计。索菲亚·Y·迪亚兹-米兰达：论文撰写——审阅与编辑，项目监督，项目管理，实验实施，资金支持

未引用参考文献

贝洛-梅迪纳等人，2022年，《生产技术规范》；2011年，Fattorusso和Di Genova；2019年，Hyland等人；2022年，Meyer等人；2008年。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢Azucena Aguilar、Deisy Gasca、Alejandra Castilla、María Carbajo、Astrid Gómez和Alberto Pi?a-Escobedo在半导体DNA测序方面提供的技术支持。本研究得到了墨西哥科学、人文、技术及创新部（SECIHTI）[CONACYT编号163235]、Cinvestav的Zacatenco分部的基因组、转录组及微生物组特征分析参考实验室，以及CONACYT[CB-2015 255399号项目]、博士后奖学金[CONACYT编号24649]的支持