外國研究發現:母體腸道微生物會影響胎兒大腦發育

常被稱為腸道菌群的腸道微生物種群對於整個生命的健康至關重要。許多研究證實,面對環境壓力,微生物群在確保胎兒正常發育方面具有關鍵作用。加州大學洛杉磯分校研究團隊發現,在小鼠懷孕期間,生活在母親腸道中的數十億種細菌和其他微生物會調節關鍵的代謝物,這些小分子對胎兒胎兒的健康發育至關重要。

 

在過去的十年中,動物研究表明,腸道菌群可以對中樞神經系統的發育以及個體的後續行為產生顯著影響。在小鼠中,母體腸道菌群是維持母體炎症後正常胎兒發育所必需的,由於高脂飲食引起的母體菌群變化導致子代神經行為異常。尚不清楚母體微生物群的這些影響是否僅限於懷孕期間的事件,還是由於母體微生物向後代傳播而主要在產後發生。

 

Vuong及其同事提供了在非壓力條件下母體微生物群在產前發育中的作用的見解。無菌小鼠或微生物群已通過抗生素治療耗盡的懷孕小鼠胚胎的大腦結構與母親微生物群正常的胚胎的大腦結構不同,腦結構的這些變化相對於涉及感覺處理的電路而言是相對特定的。

微生物群腦結構的這些變化相對於涉及感覺處理的電路而言是相對特定的。在缺乏微生物群的母親懷孕中期胚胎中,將稱為丘腦的區域連接到另一個區域(皮質)的神經元投射(軸突)越來越小,軸突束中的軸突束被稱為內部膠囊更薄 比具有正常微生物群的母親的胚胎要多。作者還觀察到兩種胚胎的腦細胞中基因表達的顯著差異,包括與軸突形成相關的基因。

 

來自母體腸道微生物的分子會影響小鼠胚胎大腦的發育。(圖源:Nature)

 

Vuong及其同事意識到微生物群對於這些丘腦皮質投射的發展是必要的,因此研究了受損的丘腦皮質神經解剖結構是否會對後代產生持久影響。 作者檢查了成年後經過無菌和抗生素治療的母親的後代,並通過一系列行為測試來尋找任何感覺運動缺陷。 他們發現,與母親菌群正常的動物相比,微生物群不足的母親所生的小鼠對熱,聲音和壓力的反應減弱。 作者在視覺或運動協調測試中未發現任何問題。

為了確定母體微生物群中的某種細菌對後代神經發育和行為的積極影響負責,Vuong及其同事進行了一系列實驗,在這些實驗中,先前無菌的小鼠植入了特定的細菌組。當使用形成 孢子的梭狀芽胞胞細菌細菌細菌時,後代大腦發育和行為的異常發生,這表明這些細菌通常可以幫助神經發育。

 

懷孕期間病毒曝光有時可導致子代具有神經發育障礙。這種現像被鏈接到母體免疫反應和T相關聯ħ 17細胞和信號分子的IL-17A(圖源:Nature)

 

結果表明,至少在小鼠中,微生物菌群與神經系統之間的相互作用是通過母體腸道菌群對胎兒大腦的影響在產前開始的。這項研究的資深作者,加州大學洛杉磯分校整合生物學和生理學以及微生物,免疫學和分子遺傳學副教授Elaine Hsiao表示,該發現對人類的適用性仍不清楚。我們不知道這些發現是否適用於人類,以及如何將其應用於人類。

蕭小龍也是加州大學洛杉磯分校戴維·格芬醫學院消化病學副教授。但是,許多神經發育障礙被認為是由懷孕期間的遺傳和環境風險因素引起的。我們的研究表明,懷孕期間母體腸道菌群也應予以考慮並作進一步研究,不僅可能影響潛在的影響。母親的健康,但後代的健康也是如此。

Vuong及其研究團隊在2019年報導說,血清素和靶向血清素的藥物(例如抗抑鬱藥)可能會對腸道微生物群產生重大影響。2018年,和她的團隊在癲癇發作易感性和腸道菌群之間建立了因果關係,並確定了在生酮飲食的抗癲癇發作作用中起關鍵作用的特定腸道細菌。

 

參考資料:

Maternal microbes support fetal brain wiring

The maternal microbiome modulates fetal neurodevelopment in mice

Guts and brains: How microbes in a mother’s intestines affect fetal neurodevelopment

俊逵

作者

俊逵

曾任職於醫院機構,主要探討癌症藥物治療相關。想用文字為大家帶來最新的生醫訊息

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