Хотя микробиота кишечника матери связана с аномалиями функции мозга и поведения потомства – часто в ответ на такие факторы, как инфекция, диета с высоким содержанием жиров или стресс во время беременности, – ученые до сих пор не знали, влияет ли она на развитие мозга. в критические пренатальные периоды и при отсутствии таких экологических проблем.
Чтобы проверить влияние кишечных микробов на метаболиты и другие биохимические вещества, которые циркулируют в материнской крови и питают быстро развивающийся мозг плода, исследователи вырастили мышей, которых лечили антибиотиками для уничтожения кишечных бактерий, а также мышей, которые были выведены микробами. бесплатно в лаборатории.
«Истощение микробиоты кишечника матери с использованием обоих методов аналогичным образом нарушило развитие мозга плода», – сказала ведущий автор исследования Хелен Вуонг, научный сотрудник лаборатории Элейн Сяо из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Истощение материнской микробиоты кишечника изменило то, какие гены были включены в мозг развивающегося потомства, в том числе многие гены, участвующие в формировании новых аксонов в нейронах, сказал Вуонг.
Аксоны – это крошечные волокна, которые связывают клетки мозга и позволяют им общаться.
В частности, аксоны, которые соединяют таламус головного мозга с его корой, были уменьшены в количестве и длине, как выяснили исследователи.
«Эти аксоны особенно важны для способности ощущать окружающую среду», – сказал Вуонг. "В соответствии с этим, у потомков от матерей, лишенных кишечной микробиоты, были нарушения в определенных сенсорных формах поведения."
Результаты показывают, что микробиота кишечника матери может способствовать здоровому развитию мозга плода, регулируя метаболиты, которые поступают в мозг самого плода, сказал Вуонг.
«Когда мы измерили типы и уровни молекул в материнской крови, крови плода и мозге плода, мы обнаружили, что определенные метаболиты обычно уменьшались или отсутствовали, когда у матери не хватало кишечной микробиоты во время беременности», – сказала она.
Затем биологи вырастили нейроны в присутствии этих ключевых метаболитов. Они также вводили эти метаболиты беременным мышам с истощенной микробной инфекцией.
«Когда мы выращивали нейроны в присутствии этих метаболитов, у них развивались более длинные аксоны и большее количество аксонов», – сказал Вуонг. "И когда мы добавили беременным мышам ключевые метаболиты, которые были уменьшены или отсутствовали при истощении микробов, уровни этих метаболитов были восстановлены в мозге плода, а нарушения в развитии аксонов и в поведении потомства были предотвращены.
«Микробиота кишечника обладает невероятной способностью регулировать многие биохимические вещества не только в организме беременной матери, но и в развивающемся плоде и мозге плода», – сказал Вуонг. "Наши результаты также позволяют точно определить некоторые метаболиты, которые способствуют росту аксонов."
Результаты показывают, что взаимодействие между микробиотой и нервной системой начинается пренатально через влияние микробиоты кишечника матери на мозг плода, по крайней мере, у мышей.
Применимость результатов к людям до сих пор неясна, сказала старший автор исследования Элейн Сяо, доцент кафедры интегративной биологии и физиологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики в колледже Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
«Мы не знаем, применимы ли полученные данные к людям и каким образом», – сказал Сяо, доцент кафедры заболеваний пищеварительной системы Медицинской школы Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. "Однако есть много нарушений нервного развития, которые, как считается, вызваны как генетическими, так и экологическими факторами риска, с которыми мы сталкиваемся во время беременности. Наше исследование предполагает, что микробиота кишечника матери во время беременности также должна рассматриваться и дополнительно изучаться как фактор, который потенциально может влиять не только на здоровье матери, но и на здоровье развивающегося потомства."
Сяо, Вуонг и его коллеги сообщили в 2019 году, что серотонин и препараты, нацеленные на серотонин, такие как антидепрессанты, могут иметь большое влияние на микробиоту кишечника.
В 2018 году Сяо и ее команда установили причинно-следственную связь между восприимчивостью к судорогам и микробиотой кишечника и определили конкретные кишечные бактерии, которые играют важную роль в противосудорожном эффекте кетогенной диеты.