怀孕小鼠肠道菌群或可影响胎儿大脑神经发育

来源：DeepTech深科技

加州大学洛杉矶分校的研究人员于 9 月 23 日在 nature 杂志上发表了一项研究结果。他们通过小鼠实验发现，母鼠肠道微生物在孕期可以通过调节关键代谢物及一些小分子来促进胎儿大脑的健康发育。
孕期母亲肠道菌群通常与感染、高脂饮食及压力等因素有关，虽然后代大脑功能紊乱和行为异常与母亲的肠道菌群有关，但直到现在，科学家们仍不知道母亲肠道微生物群在产前的关键时期以及在没有这些因素的情况下是否会对胎儿的大脑发育造成影响。 
研究人员通过抗生素杀死小鼠肠道菌群，以及在实验室中培育无肠道菌小鼠来探究肠道菌群如何通过调节代谢物和小分子促进胎儿大脑的发育。
该研究的主要作者，加州大学洛杉矶分校 Elaine Hsiao 实验室的 Helen Vuong 博士说：“使用这两种方法除去母体的肠道菌群同样会破坏胎儿大脑的发育。母体肠道菌群的减少改变了胎儿大脑发育相关基因的开启，包括神经元内新轴突形成的相关基因。神经轴突是连接大脑细胞的微小纤维，可以促进脑细胞间的交流。”

 
图 | 大脑发育相关基因的表达（来源：上述文章）

研究人员发现，母体肠道菌群减少会降低胚胎期胎儿大脑中连接丘脑和皮质间的轴突数量和长度。
Vuong 说：“这些神经轴突对于感受环境变化尤为重要。与此结论一致的是，如果母体中肠道菌群缺乏，小鼠后代在特殊的感官行为上会存在缺陷。”
Vuong 表示，这些研究结果表明，通过调节进入胎儿大脑的代谢物，母体肠道菌群可以促进胎儿大脑的健康发育。
她说：“当我们检测母体血液，胎儿血液及胎儿大脑中的分子种类及水平时，我们发现，在缺乏肠道菌群的怀孕母体内，某些特定的代谢物会降低或缺失。”
生物学家们在具有关键代谢物的条件下培养神经元，同时，他们也将这些代谢物引入肠道菌缺乏的怀孕母体小鼠中。结果表明，当在有代谢物的条件下培养神经元时，这些神经元会发育出更长且数量更多的神经轴突。同时，研究人员向肠道菌群缺乏的孕期母鼠中补充这些关键代谢物时，这些代谢物的水平在胎儿大脑内恢复且阻止了轴突发育受损和行为受损。

 
图 | 母体肠道菌定植可阻止因肠道菌减少导致的胎儿神经发育异常（来源：上述文章）

Vuong 表示：“肠道菌群具有强大的调节多种生化分子的能力，这一点不仅体现在孕期母体中，还体现在发育中的胎儿及胎儿大脑中。我们的研究发现了促进轴突生长的代谢物。”这些结果表明，至少在小鼠中，微生物与神经系统的相互作用在产前就已经开始了，即通过母体肠道菌群影响胎儿大脑的发育。
该研究的主要作者，加州大学洛杉矶分校综合生物学的副教授 Elaine Hsiao 表示，这些研究结果对于人类的适用性仍然未知。
Hsiao 也是加州大学洛杉矶分校 David Geffen 医学院消化疾病研究的副教授，他说：“我们不知道该研究是否可以应用于人类以及如何应用，然而，我们知道有许多神经发育相关疾病是因为孕期中的基因及环境因素所导致的。我们的研究表明，孕期母体肠道菌群可能不仅对母体本身有影响，同时还对后代发育产生潜在影响，我们会将其考虑在内并作进一步研究。”