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孕妇肠道菌群在影响胎儿的大脑发育

发布日期:2020-09-27
   北京时间9月24日,发表在《Nature》上的一项新研究中,来自美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究团队表明,母体肠道中的数十亿微生物在调节着关键的代谢产物,而它们对胎儿大脑的健康发育至关重要。

  虽然母体肠道微生物组与其后代脑功能和行为异常有关(通常是由于感染、高脂饮食或孕期压力等因素引发),但到目前为止,科学家们还不清楚它们是否在关键的产前时期也会影响胎儿的神经发育。

  为此,UCLA综合生物学与生理学系Elaine Hsiao实验室的研究团队分别培养了用抗生素杀死肠道微生物组的小鼠,以及培养的无菌小鼠。然后,他们研究了母体微生物组缺失和选择性重建微生物组如何影响小鼠胎儿的神经发育。

  研究第一作者、博士后研究员Helen Vuong说:“母体肠道菌群的减少会破坏胎儿的大脑发育,改变胎儿大脑中开启的基因,包括许多参与神经元新轴突形成的基因。”
  轴突是连接神经元并使得它们能够通信的微小神经纤维。

  研究人员观察到,特别是连接大脑丘脑和皮层的轴突数量和长度都有所减少。



  Vuong说:“这些轴突对于感知环境的能力特别重要。与此相一致的是,缺乏肠道微生物组的怀孕小鼠所生的后代在某些感官行为上存在缺陷。”

  研究结果表明,母体肠道微生物组可以通过调节进入胎儿大脑的代谢物来促进其健康发育。

  Vuong说:“当我们测量母体和胎儿血液,以及胎儿大脑中的分子类型和水平时发现,在怀孕期间缺乏肠道菌群时,特定的代谢产物通常也会减少或缺失。”

  随后,研究人员在具有这些关键代谢产物的条件下培养出了神经元,并将这些代谢物引入微生物组被耗尽的怀孕小鼠体内。

  Vuong说:“当我们在这些代谢物存在的条件下培养神经元时,它们长出了更长更多的轴突。当我们给怀孕小鼠补充关键代谢物时,其胚胎大脑中的代谢物水平得到了恢复,对轴突发生和后代行为的损害也得到了预防。”



  肠道微生物组真的具有不可思议的能力,它们不仅能调节怀孕母体内的许多生化物质,而且还调节着发育中后代及其大脑中的生化物质。

  这项新研究还指明了促进轴突形成的代谢产物。

  研究结果表明,母体肠道微生物组可能通过微生物调节的代谢产物向发育中的大脑神经元发出信号,从而促进胎儿丘脑皮层的轴突发生,至少在小鼠中是这样的。

  该研究通讯作者、微生物学、免疫学和分子遗传学助理教授Elaine Hsiao表示,这些发现对人类的适用性还不清楚。

  她说:“我们不知道这些发现是否适用于人类,以及如何将其应用于人类。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造成的。我们的研究表明,孕妇怀孕期间的肠道菌群也应该被考虑和进一步研究,因为这不仅会影响母亲的健康,而且可能还会影响后代的健康。”



来源:中国生物技术网


 
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