怀孕小鼠肠道中的细菌加强了胎儿发育中的血脑屏障

大脑 - 最崇高和神秘的器官，通过一个很大程度上不透气的屏障与身体的其他部分隔离开来 - 似乎与肠道无法脱离。然而，根据今天(11月19日)在科学转化医学杂志上发表的一篇论文，这要归功于肠道内容 - 特别是常驻细菌 - 小鼠大脑的不透性屏障在出生前后都能正常发育。

“认为肠道细菌可以控制血脑屏障的渗透性是绝对令人着迷的，”加州理工学院微生物学家Sarkis Mazmanian说，他没有参与这项研究。“许多神经科学家坚信，血脑屏障对于许多分子而言是一种难以置信的不透性膜。。。难以相信肠道细菌会控制我们神经生物学中不可或缺的一部分。“

血脑屏障(BBB)可以保护器官免受血源性感染，毒素等的侵害，这是通过称为血管内皮细胞之间紧密连接的牢固连接而形成的。如此有效的是大多数蛋白质和分子无法通过的障碍; 通常需要通过特定受体选择性转运的那些。

类似的屏障由上皮细胞和紧密连接组成 - 排列肠道并阻止肠道中存在的数万亿微生物逃逸到体内。众所周知，肠道细菌本身可以控制肠道屏障的完整性，瑞典卡罗林斯卡研究所的Sven Pettersson领导了这项研究。

他还说，“肠道微生物可以调节脑功能和发育。”Pettersson及其同事因此想知道肠道微生物对大脑的影响是否部分可以通过控制BBB来表现。

该团队比较了无菌胎儿小鼠和正常微生物组小鼠BBB的发育情况。正如预期的那样，具有正常微生物组的小鼠表现出BBB向胎儿发育晚期的正常闭合 - 在早期胎儿中可以容易地进入大脑的可追踪抗体在以后被限制为血管。然而，在母亲无菌的胎儿中，即使在妊娠晚期，抗体仍继续进入脑组织。

这种增加的屏障通透性与紧密连接蛋白的低表达和解体相关，并且通过其他方法显示持续进入成年生活。也就是说，无生殖母亲所生的幼崽在整个生命过程中都是无菌的，其成年后的BBB就会漏掉。

“这里有趣的是它由[母亲的微生物控制]控制，” 爱尔兰科克大学解剖学和神经科学系主任John Cryan说。“我们在很大程度上认为微生物组具有产后效应的影响，但在这里他们清楚地表明，即使在动物暴露于微生物之前，母亲无菌的事实已经影响了它们的发育，”他说。

研究小组表示，在成年小鼠中，将具有正常微生物群的动物的粪便物质移植到无菌动物体内，不仅可以纠正BBB紧密连接蛋白的表达，还可以降低屏障通透性。通过给予无菌小鼠细菌来源的短链脂肪酸获得类似的效果，表明代谢物的产生可能是细菌控制屏障完整性的机制的一部分。

Cryan表示，虽然确切的机制仍有待确定，但“我们知道微生物群对发育中的大脑至关重要，现在我们知道它对血脑屏障也至关重要。”

“因此，”他补充说，“任何威胁微生物稳态的物质都可能威胁到血脑屏障的完整性。”

事实上，“母亲在怀孕期间发生的任何可能对其肠道细菌产生负面影响的事情都可能对胎儿大脑的发育产生不利影响，” 安大略省麦克马斯特大学Farncombe家庭消化系统健康研究所主任斯蒂芬柯林斯推测说。。“例如，从理论上说，怀孕期间的抗生素使用 - 如果这些结果可以推断给人类 - 实际上可能会对大脑发育产生一些影响。”

而这还不是全部。“血脑屏障的发育和最终关闭在出生时尚未完全完成，”柯林斯补充道，并解释说这一过程在出生后的早期阶段仍在继续。“所以，再次，任何干扰肠道细菌的事情。。。孩子出生后“ - 如使用抗生素或通过剖宫产分娩，这被认为可以防止后代从母亲的产道接受一定剂量的微生物 - ”也可能阻止该障碍的正确关闭，因此也适当大脑的发展，“他说。

然而，柯林斯指出，“到目前为止，这仍是一个重要的观察指标，已经在鼠标系统中得到证实并且尚未被证明是人类的情况。”此外，“怀孕期间和出生时都有这种情况需要抗生素才能挽救母亲或胎儿的生命，“他补充说。

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