Nature：母體腸道微生物組竟影響胎兒大腦發育
在一項新的研究中，來自美國加州大學洛杉磯分校的研究人員報道，在小鼠懷孕期間，生活在母體腸道中的數十億個細菌和其他微生物調節著關鍵的代謝物，這些小分子對胎兒大腦的健康發育非常重要。相關研究結果于2020年9月23日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“The maternal microbiome modulates fetal neurodevelopment in mice”。
雖然母體腸道微生物群一直與后代的大腦功能和行為異常---通常是對感染、高脂肪飲食或懷孕期間的壓力等因素作出的反應---有關，但是科學家們直到現在才知道它是否在產前關鍵時期和沒有這類環境挑戰的情況下影響大腦發育。
為了測試腸道微生物群對在母體血液中循環并滋養著快速發育的胎兒大腦的代謝物和其他生化物質的影響，這些研究人員飼養了用抗生素處理以殺死腸道細菌的小鼠，以及在實驗室中培育的無菌小鼠。
加州大學洛杉磯分校Elaine Hsiao實驗室博士后學者Helen Vuong說，“利用這兩種方法剔除母體腸道微生物群同樣地會破壞胎兒的大腦發育。”
Vuong說，剔除母體腸道微生物群改變了發育中的后代大腦內開啟的基因，包括許多參與神經元中新軸突形成的基因。軸突是連接腦細胞并使得它們彼此間能夠進行交流的微小纖維。特別是，這些研究人員發現，連接大腦丘腦和皮層的軸突在數量和長度上都有所減少。
Vuong說，“這些軸突對感知環境的能力特別重要。與此相一致的是，來自缺乏腸道微生物群的母體的后代在特定的感覺行為方面存在障礙。”
Vuong說，這些發現表明，母體腸道微生物群可以通過調節進入胎兒大腦本身的代謝物來促進胎兒大腦的健康發育。
她說，“當我們測量母體血液、胎兒血液和胎兒大腦中分子的類型和水平時，我們發現當母體在懷孕期間缺乏腸道微生物群時，特定的代謝物通常會減少或缺失。”
然后，這些研究人員在這些關鍵代謝物存在的情況下培養神經元。他們還將這些代謝物引入到缺乏腸道微生物群的懷孕小鼠體內。
Vuong說，“當我們在這些代謝物的存在下培養神經元時，它們產生更長的軸突和更多的軸突。當我們給懷孕的小鼠補充了當腸道微生物群剔除時減少或缺失的關鍵代謝物時，這些代謝物的水平在胎兒大腦中得到了恢復，并且阻止了軸突發育和后代行為遭受的破壞。”
Vuong說，“腸道微生物群具有令人難以置信的能力，不僅可以調節孕婦體內的許多生化物質，還可以調節發育中的胎兒和胎兒大腦內的許多生化物質。我們的研究結果還精確地指出了促進軸突生長的選擇性代謝物。”
這些結果表明，腸道微生物群和神經系統之間的相互作用從產前開始，通過母體腸道微生物群影響胎兒大腦，至少在小鼠中是如此。Hsiao說，這些發現是否適用于人類還不清楚。
Hsiao說，“我們不知道這些發現是否以及如何適用于人類。然而，有許多神經發育障礙被認為是由懷孕期間經歷的遺傳和環境風險因素引起的。我們的研究表明，懷孕期間的母體腸道微生物群也應該加以考慮和開展進一步研究，這是因為它不僅可能影響母體健康，也可能影響發育中的后代的健康。”
2019年，Hsiao、Vuong及其同事們報告，血清素和針對血清素的藥物，如抗抑郁藥，會對腸道微生物群產生重大影響。2018年，Hsiao和她的團隊確定了癲癇易感性和腸道微生物群之間的因果關系，并鑒定出特定的腸道細菌在生酮飲食的抗癲癇效果中發揮了重要作用。
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此文關鍵字：母體腸道微生物組
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