加州大学洛杉矶分校的生物学家9月23日在《自然》杂志上报告说，在小鼠怀孕期间，生活在母体肠道中的数十亿细菌和其他微生物调节着对胎儿大脑健康发育很重要的关键代谢物、小分子。

虽然母体肠道微生物群一直与后代的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--但科学家们直到现在才知道它是否会在产前关键时期和没有这种环境挑战的情况下影响大脑发育。

为了测试肠道微生物对母体血液中循环的代谢物和其他生化物质的影响，并培育快速发育的胎儿大脑，研究人员饲养了用抗生素处理以杀死肠道细菌的小鼠，以及在实验室中培育的无微生物的小鼠。

"消耗母体肠道微生物群，使用这两种方法，同样破坏了胎儿的大脑发育，"该研究的主要作者，UCLA的Elaine Hsiao实验室的博士后学者Helen Vuong说。

Vuong说，消耗母体肠道微生物群改变了哪些基因在后代发育中的大脑中被打开，包括许多参与形成神经元内新轴突的基因。轴突是连接脑细胞的微小纤维，使它们能够进行交流。

特别是，研究人员发现，连接大脑丘脑和皮层的轴突在数量和长度上都有所减少。

"这些轴突对感知环境的能力特别重要，"Vuong说。"与此一致，来自缺乏肠道微生物群的母亲的后代在特定的感觉行为方面存在障碍。"

Vuong说，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本身的代谢物来促进胎儿大脑的健康发育。

"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缺失，"她说。

然后，生物学家们在这些关键代谢物存在的情况下种植神经元。他们还将这些代谢物引入到缺乏微生物菌群的怀孕小鼠体内。

"当我们在这些代谢物的存在下生长神经元时，它们发育出更长的轴突和更多的轴突数量，"Vuong说。"而当我们给怀孕的小鼠补充了当微生物群耗尽时减少或缺失的关键代谢物时，这些代谢物的水平在胎儿大脑中得到了恢复，并且防止了轴突发育和后代行为的损害。

"肠道微生物群具有令人难以置信的能力，不仅在怀孕的母亲中，而且在发育中的胎儿和胎儿大脑中调节许多生化物质，"Vuong说。"我们的研究结果还精确地指出了促进轴突生长的选择性代谢物。"

结果表明，至少在小鼠中，微生物群和神经系统之间的相互作用从产前开始，通过母体肠道微生物群对胎儿大脑的影响。

该研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校综合生物学和生理学副教授、加州大学洛杉矶分校学院微生物学、免疫学和分子遗传学副教授Elaine Hsiao表示，这些发现对人类的适用性还不清楚。

"我们不知道这些发现是否以及如何适用于人类，"Hsiao说，他也是加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院消化系统疾病的副教授。"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引起的。我们的研究表明，怀孕期间的母体肠道微生物群也应该被考虑并进一步研究，因为它不仅可能影响母亲的健康，也可能影响发育中的后代的健康。"

Hsiao、Vuong及其同事在2019年报告说，血清素和针对血清素的药物，如抗抑郁药，会对肠道微生物群产生重大影响。2018年，Hsiao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，并确定了特定的肠道细菌，这些细菌在生酮饮食的抗癫痫效果中发挥了重要作用。