母体的肠道微生物群对婴儿大脑发育至关重要！

美国加州大学洛杉矶分校的生物学家近期在《自然》杂志上报道说，在老鼠怀孕期间，母体肠道中数十亿细菌和其他微生物调节关键代谢物---- 对胎儿大脑健康发育至关重要的小分子。

虽然母体肠道微生物群与后代大脑功能和行为异常有关——通常是对感染、高脂肪饮食或怀孕期间的压力等因素的反应——但直到现在，科学家们才知道，在关键的产前期间，以及在没有此类环境挑战的情况下，它是否会影响大脑发育。

01研究内容：

为了测试肠道微生物对母体血液中的代谢物和其他生物化学物质的影响，以及对快速发育的胎儿大脑的培养，研究人员饲养了用抗生素杀死肠道细菌的小鼠，以及在实验室中培育出的无菌小鼠。

这项研究的主要作者，加州大学洛杉矶分校实验室的博士后学者 Helen Vuong 说: “使用这两种方法消耗母体的肠道微生物群，同样扰乱了胎儿的大脑发育。”。

消耗母体肠道微生物群改变了发育中的后代大脑中那些基因被打开，包括许多参与神经元内新轴突形成的基因。轴突是连接脑细胞并使它们能够交流的微小纤维。

研究人员发现，连接大脑丘脑和大脑皮层的轴突在数量和长度上都减少了。这些轴突对于感知环境的能力尤其重要，与此相一致的是，缺乏肠道微生物群的母亲所生的后代在特定的感官行为上存在缺陷。

02研究结果：

研究结果表明，母体肠道微生物群可以通过调节进入胎儿大脑的代谢物，促进胎儿大脑的健康发育。

“当我们测量母亲血液、胎儿血液和胎儿大脑中的分子类型和水平时，我们发现，当母亲在怀孕期间缺乏肠道微生物群时，特定的代谢物通常会减少或消失。”

然后，生物学家在这些关键代谢物的存在下培养神经元。他们还将这些代谢产物注入缺乏微生物的怀孕小鼠体内。

“当我们在这些代谢产物的存在下培养神经元时，它们形成了更长的轴突和更多的轴突。当我们给怀孕的小鼠补充微生物数量减少或丢失的关键代谢物时，这些代谢物在胎儿大脑中的水平得以恢复，轴突发育和后代行为的损伤得以避免。”研究的主要作者和博士后学者Halen说到。

“肠道微生物群具有不可思议的能力，不仅可以调节孕妇体内的许多生物化学物质，还可以调节发育中的胎儿和胎儿大脑中的许多生物化学物质，我们的发现还查明了一些促进轴突生长的代谢物。”

结果表明，微生物群和神经系统之间的相互作用是通过母体肠道微生物群对胎儿大脑的影响开始的，至少在小鼠中是这样。

03研究意义：

这项研究的作者 Elaine Hsiao 说，加州大学洛杉矶分校综合生物学和生理学，以及微生物学，免疫学和分子遗传学的副教授。“我们不知道这些发现是否以及如何适用于人类。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，孕期母体肠道微生物群也应该被考虑进一步研究，因为它不仅可能影响母亲的健康，也可能影响正在发育的后代的健康。”2019年报告说，血清素和针对血清素的药物，如抗抑郁药，可以对肠道的微生物群产生重大影响。Hsiao 和她的团队在癫痫易感性和肠道微生物群之间建立了因果关系，并确定了在生酮饮食的抗癫痫作用中起重要作用的特定肠道细菌。

Source:

University of California - LosAngeles

Journal reference:

Vuong, H. E., et al. (2020) Thematernal microbiome modulates fetal neurodevelopment in mice.Nature. doi.org/10.1038/s41586-020-2745-3.