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Cell Stem Cell丨母体微生物组对后代肠道和大脑中干细胞的影响

BioArt · 公众号 · 生物 · 2024-12-14 01:36

正文

中国科学院上海免疫与感染研究所微生物、发育与健康中心 Parag Kundu研究员团队开创性地揭示了母体肠道微生物群对胎儿发育过程中的干细胞具有编辑作用。儿童健康是全球关注的重点，干细胞在后代的正常发育中起着主要作用。这些细胞结构对于推动生长、器官形成和整体健康至关重要。在生命早期，母体微生物的变化会对子代产生深远而持久的影响。该研究近日以Maternal gut microbiota influence stem cell function in offspring, Cell Stem Cell为题发表在 Cell Stem Cell 上，揭示了不同的母体微生物组对后代肠道和大脑中干细胞的增殖和分化，塑造其发育轨迹、生理学和长期健康的影响。

研究人员通过使用益生菌Akkermansia muciniphila 在小鼠怀孕期间靶向干预母体微生物组来确定其对子代的影响。这种干预增强了母体微生物组的代谢能力，为后代带来了显著的影响，包括增强海马体（记忆和学习所必需的大脑区域）的神经发生以及改善行为特征。不仅如此，后代还表现出肠道增殖和分泌细胞分化增加，进而起到改善肠道健康并预防胃肠道疾病的作用。这项研究结果为母体微生物群在发育过程中调节胎儿干细胞的关键作用提供了一个有力证据，强调了基于微生物群的干预措施在优化母体微生物组方面的潜力，特别是增强她们在怀孕期间的代谢能力，为下一代的健康发展提供了新的干预策略。

为了证实该项实验结果，该团队将孕妇代谢更活跃的肠道微生物群移植到无菌受体小鼠体内，转移的微生物组通过影响新母体进而提高了受体子代的干细胞功能，表明母体微生物在发育及干细胞编辑中起着关键作用。

进而，通过转录组和代谢组的相关实验，研究人员确定母体微生物产生的短链脂肪酸和氨基酸等代谢物是影响干细胞的关键因素，它们在后代的干细胞信号通路上留下持久的分子“足迹”，尤其是 mTOR 通路，这是一个重要的细胞能量/营养传感器。实验发现，如果在怀孕期间阻断 mTOR 信号转导，这些微生物组产生的影响会被消除，进一步验证了该通路在发育过程中在干细胞中的重要性。

该项研究由上海免疫与感染研究所微生物群与宿主相互作用课题组的Kundu研究员团队发起，用时四年多完成。为怀孕期间的靶向干预微生物组开辟了新的研究策略。这些发现可能为增强儿童健康和复原力的创新策略奠定基础，也为转化医学奠定新的研究基础。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.10.003

制版人：十一

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