肠道微生物影响大脑

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加州大学洛杉矶分校（UCLA）的生物学家在《自然》杂志上报道，在老鼠怀孕期间，生活在母亲肠道内的数十亿细菌和其他微生物会调节关键的代谢物，而这些小分子对胎儿大脑的健康发育很重要。

尽管母体肠道微生物群与后代大脑功能和行为的异常有关（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），科学家们直到现在还不知道它是否影响了关键的产前期的脑发育。

若耗尽母体肠道微生物群，胎儿大脑的发育会遭到破坏

为了测试肠道微生物对代谢物和其他生物化学物质的影响，研究人员培养了用抗生素杀死肠道细菌的小鼠，以及在实验室培育的无微生物的小鼠。

“使用这两种方法耗尽母体肠道微生物群，我们发现会破坏胎儿大脑的发育，”该研究的主要作者、UCLA Elaine Hsiao实验室的博士后学者海伦·沃恩说。

沃恩说，母体肠道微生物群的耗尽改变了发育后代大脑中开启的基因，包括许多参与神经元内新轴突形成的基因。要知道，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，尤其是连接大脑丘脑和皮层的轴突数量和长度都有所减少。

“这些轴突对于感知环境的能力特别重要，”沃恩说。“与此相一致的是，缺乏肠道微生物群的母亲其后代在某些感官行为方面会有缺陷。”

母体肠道微生物群的工作原理

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自身的代谢物来促进胎儿大脑的健康发育。

她说：“当我们测量母体血液、胎儿血液和胎儿大脑中分子的类型和水平时，我们发现，当女性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缺失。”

生物学家随后在这些关键代谢物的存在下生长出神经元，他们还将这些代谢物引入微生物缺乏的怀孕小鼠体内。

“当我们给怀孕的老鼠补充关键的代谢物，这些代谢物在胎儿大脑中的水平得到恢复，轴突发育和后代行为的损害也得到了预防。”海伦·沃恩说到。

沃恩说：“肠道微生物群有着不可思议的能力，不仅能调节怀孕母亲体内的许多生化物质，而且还能调节发育中的胎儿和胎儿大脑中的生化物质。我们的研究结果还指出了促进轴突生长的代谢产物。”

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。

研究发现对人类的适用性有待验证

这项研究的资深作者、UCLA综合生物学和生理学以及UCLA学院微生物学、免疫学和分子遗传学的副教授伊莱恩·肖表示，目前还不清楚这些发现对人类是否适用。

“我们的研究表明，孕期母体肠道微生物群也应该被考虑和进一步研究，作为一个可能不仅影响母亲健康，也可能影响后代健康的因素。”

肖、沃恩及其同事在2019年报告说，5-羟色胺和针对5-羟色胺的药物，如抗抑郁药，可以对肠道微生物群产生重大影响。2018年，肖和她的团队建立了癫痫易感性和肠道微生物群之间的因果关系，并确定了在生酮饮食的抗癫痫效果中起关键作用的特定肠道细菌。