怀孕小鼠的微生物如何影响后代的大脑发育:新研究提供了线索
当胎儿在母亲的子宫中发育时，在这个关键的发育窗口期间，胎儿获得正确的营养和保护是至关重要的。这种环境的一个要素包括母体微生物群，它是居住在母体体内的细菌和其他微生物的集合。
母亲是如何微生物群指导胎儿发育或改变可能损害胎儿发育的风险因素，这些都是主要的研究领域。
我的培训神经生物学和微生物生物学这让我想知道，与怀孕期间的母亲或婴儿早期的肠道有多大不同微生物-可以影响晚年的大脑发育和行为，这是一个活跃的研究领域。
我最近的研究论文描述了母体肠道微生物在胎儿大脑发育中的基本作用。具体来说，我的研究确定了小鼠母亲的微生物群如何影响后代轴突(从神经元投射出来的长神经纤维)的形成，从而影响其感知环境的能力。
什么是母体微生物群?
妊娠期和新生儿早期的母体微生物群包括肠道、阴道、皮肤和母乳中的微生物，它们对母亲和后代的健康具有重要的生理影响。
越来越多的证据支持母体微生物组在胎儿生长发育中的重要作用。例如，在一项对孕妇的研究中肠道微生物组在怀孕的前三个月和第三个月之间发生变化．这些变化与将能量和营养传递给胎儿的需要有关。
健康孕妇阴道微生物群通过分泌抗菌分子和产生乳酸来抑制坏细菌的生长，在怀孕和分娩期间保护后代免受致病微生物的侵害。
母亲的阴道、粪便或皮肤微生物在出生时和出生后由母亲传给后代。后代遗传的微生物类型取决于婴儿是否出生剖宫产或阴道分娩．
但是这些微生物的集合并不是静止的。随着后代发育，微生物群根据婴儿是母乳喂养还是配方奶粉喂养，以及其他环境因素，继续发展。因此，母体微生物群对胎儿的健康和后代出生后携带的微生物非常重要。
微生物群和神经系统之间的相互作用
过去20年的研究表明，微生物群对神经系统的发育和功能非常重要。
在动物研究中，在无菌环境中长大的成年小鼠，或通过抗生素治疗使微生物群减少的小鼠，具有一种对新神经元形成很重要的蛋白质水平降低．
这些无微生物动物的其他大脑变化包括神经元的部分，沟通必不可少．化学物质的含量也发生了变化血清素，多巴胺，去甲肾上腺素和神经生长因子诱导蛋白A-使神经细胞能够相互交流。
对斑马鱼、果蝇和猪等不同物种进行的研究表明，生物体携带的微生物会产生影响社交、沟通、压力相关行为以及学习和记忆行为．
这启发了我许多其他的研究母亲肠道中的微生物如何影响后代日后的大脑发育和行为。
母体微生物影响后代的神经发育和行为
当胎儿在子宫里发育时，大脑的功能结构就开始了。这包括形成新的神经细胞，神经细胞迁移到正确的位置，轴突的形成和神经细胞之间的交流。怀孕期间遇到的环境风险因素会严重影响大脑发育，并表现为神经发育障碍。
在我最近对老鼠的研究中，我们关注的是自然的、未改变的母亲肠道微生物如何影响大脑发育和行为。我们将拥有全套肠道微生物的母亲的后代与缺乏肠道微生物的母亲的后代进行了比较。
我和我的同事在Elaine Hsiao的实验室研究发现，在怀孕期间缺乏肠道微生物的母亲的后代中，从大脑中一个叫做丘脑的区域投射到大脑皮层(大脑的外层)的轴突更少、更短。这些轴突对于传递来自环境的感觉信息非常重要。
这表明正常的母体肠道微生物群对于胚胎大脑的轴突形成和成年后代的感觉行为是必要的。
肠道微生物产生调节社会行为的小分子
在消化食物的同时，肠道微生物可以产生成千上万的叫做代谢物的小分子影响动物的生理机能这些代谢产物在维持身体健康和引发疾病方面发挥着无数的作用。因此，我们假设母亲肠道中的微生物产生了这些必需的代谢物，并与其他营养物质一起传递给发育中的胎儿。
为了验证这一假设，我们测量了这些症状的类型和水平小分子在母体血液和胎儿大脑中。我们发现，当母亲在怀孕期间缺乏肠道微生物时，母体血液和胎儿大脑中的几种关键代谢物会减少。
为了测试这些化学物质对胎儿大脑发育是否重要，我们将这些关键的代谢物喂给了缺乏肠道微生物群的怀孕小鼠。这些化学补充剂恢复了健康胎儿大脑中自然存在的水平，促进了正常的大脑发育后代行为。
总之，这些发现证明了不同的母体肠道菌群如何影响胎儿大脑通过传递基本分子来发展。这项研究还提供了关于哪些分子对健康重要的见解大脑发育．
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