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《自然》:你或许想不到,肠道细菌还能影响下一代的大脑发育!

2020-09-25 14:22:59 158

每个人的身体都不仅仅属于自己,同时也是数万亿个微生物的家园。这些“住户”静悄悄地影响着我们的健康和疾病状态。举例来说,科学家们曾发现,癫痫患者的复发频率和特定的肠道细菌有关,因此采用特定的饮食方式有助于减少发作。

做出上述发现的是加州大学洛杉矶分校(UCLA)的萧夷年(Elaine Hsiao)教授与她的团队。最近,他们的一项新研究再次刷新了我们对肠道细菌的认识:肠道细菌甚至能产生“跨代”的影响。

这支研究团队在小鼠中证明,母亲的肠道细菌及其产生的代谢物,对胎儿大脑的健康发育具有重要作用。研究结果今日在线发表于顶尖学术期刊《自然》。

研究人员指出,过去人们就注意到,母体的肠道菌群如果受外界刺激,比如孕期感染细菌、高脂肪饮食或是压力过大等,与后代的大脑功能异常和行为异常有关。

为了进一步探明母体肠道细菌与胎儿大脑发育的关系,在这项研究中,科学家们设计了一组实验:如果母亲没有肠道细菌,胎儿会怎么样?

研究人员在实验室里饲养了从小完全不接触细菌的无菌小鼠,以及用抗生素把肠道细菌去除的小鼠。然后,在这些全无肠道细菌的雌鼠怀孕后,观察它们的孩子。用这项研究第一作者Helen Vuong博士的话说,“两种去除母体肠道菌群的方法都扰乱了胎儿的大脑发育。”

具体来说,当母亲缺少肠道细菌,胎儿大脑中,参与神经元形成轴突的很多基因减少了表达,这意味着神经细胞用来相互连接、传递信号的基本结构变少了。而在胚胎的脑组织中,研究人员的确观察到,连接丘脑和大脑皮层的轴突在数量和长度上都相比正常胚胎有所不足。

“这些神经轴突对于感知环境的能力尤其重要。”Vuong博士解释说。果然,后续的测试显示,这些小鼠出生长大以后,在某些感官行为方面表现出了异常。

比方说,研究人员把胶带贴在小鼠的爪子上,对照组的普通小鼠很快就会把胶带扒拉下来,但没有肠道细菌的妈妈生下的小鼠要花更长的时间才感知到胶带存在。此外,它们对热、声音、触觉的反应也比较迟钝。

进一步检测和分析了怀孕母鼠和胎儿的血液后,研究人员发现,孕鼠缺少肠道细菌时,血液中往往会减少甚至完全没有某些特定的代谢产物。这些发现提示,肠道细菌调节的某些代谢物,可能会随着血液从母体内进入胎儿体内,向发育中的大脑发出信号。

既然如此,给怀孕母鼠及时补充这些缺失的代谢物,能不能让胎儿的大脑发育得到弥补呢?这一猜想很快通过实验得到了验证。当研究人员把一些鉴定出来的关键代谢物补充进缺少肠道细菌的孕鼠中后,胎鼠的轴突生长得到挽救,也防止了出生后的异常行为。

《自然》杂志同时刊发了专文评论,认为来自小鼠的这些发现为我们理解母体微生物如何影响正常的大脑发育提供了必要的基础,很可能与人类的健康也有关。

评论作者说,如果这些结果后续在人类身上得到验证,那么未来或许可以像现在孕期补充叶酸来预防神经管畸形那样,通过补充特定代谢产物的水平来帮助胎儿的大脑发育,这将为减少神经发育障碍并促进大脑健康发育带来巨大的意义。

转载自:(生物谷Bioon.com)