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两篇Nature揭示孕期感染导致后代自闭症的机理,肠道菌群是罪魁祸首

2017-09-15 16:40 来源: 生物探索 作者: 文姜 浏览量: 1066

近日,Cell上发表了一项“颠覆三观”的研究:加州大学伯克利分校和哈佛医学院的科学家发现,一种海洋细菌——费氏弧菌竟然可以作为一种“春药”,促进一种单细胞真核生物——领鞭虫类进行有性繁殖。费氏弧菌能够分泌一种名为Eros的蛋白,诱导领鞭虫S. rosetta聚集并交配。

现在大家都知道母亲在怀孕期间如果有病毒感染的话,对胎儿发育有巨大影响,甚至到“这个孩子不能要了”的地步。但是谁也不能保证怀孕的时候不会得个流感啥的。科学家们正在探索相关防止方法并有了重要进展:麻省大学医学院Jun R. huh和MIT的Gloria B. Choi合作于9月13日在Nature上在线发表了两篇文章探讨了母亲在怀孕期间发生感染,后代自闭症风险增加的分子机理,并确定了防止这种现象的可能途径。

在小鼠的研究中,研究人员发现母亲消化道中细菌的组成会影响母体感染导致后代的自闭症样的行为。他们还发现了产生这些行为的特定脑部变化。如果在人类研究中进一步验证,这项发现可能会提供一种方法来降低自闭症的风险,包括了阻断母体肠道中某些细菌的功能。

母亲怀孕期间发生病毒感染,后代患自闭症的风险增加三倍的流行病学统计首次被报道是在2010年,之后又有多篇类似文章发表。Jun R. huh于2016年在Science上就揭示了这种现象的部分分子机理:重度炎症发生过程中母亲机体中的免疫细胞会被激活,产生一种免疫效应分子IL-17,从而干扰胎儿大脑发育。

1 炎症发生时免疫活动影响的脑区被阐明

IL-17与发育中胎儿脑细胞上的受体相互作用,在文章“Reversing behavioural abnormalities in mice exposed to maternal inflammation”里,研究人员进一步了解这些受体结合部位,并确定它们是否对这些小鼠的行为异常负责,包括重复行为和社交能力受损。他们发现这些区域集中在大脑的异颗粒区初级躯体感觉皮质部位(dysgranular zone of the primary somatosensory cortex,S1DZ)。在这个区域中间神经元表达的蛋白parvalbumin减少了,并且导致了S1DZ区域的过度兴奋。

当研究者恢复S1DZ区域正常的活动水平时,就能够逆转行为异常。过度刺激正常小鼠S1DZ区的神经元,会诱导自闭症行为。研究人员还发现S1DZ区将信号发送到大脑皮质和纹状体颞联合区。当研究人员抑制连接到颞区的神经元时,能够逆转社交能力的缺陷;当抑制与纹状体相连的神经元时,小鼠能停止重复性的行为。

2 肠道菌是产生干扰胎脑发育分子的中介

“Maternal gut bacteria promote neurodevelopmental abnormalities in mouse offspring”的文章发现肠道菌是让怀孕期间遭受感染的母鼠生下有类似自闭症行为幼鼠的罪魁祸首。科学家发现这个问题的线索是因为并不是所有经历过严重感染的母鼠都会生下患有自闭症的幼鼠。那就是说怀孕期间的炎症只是其中的一个因素,还有别的因素起作用。

IL-17是由专门的免疫细胞Th17产生的。以前对小鼠和人类的研究已经发现健康人肠道内有Th17细胞。研究人员发现,只有携带分节丝状菌(segmented filamentous bacteria)的小鼠后代出现行为异常。当研究人员用抗生素杀死这些细菌时,小鼠产生了正常的后代。人类也会携带诱导Th17细胞的肠道菌群,研究人员计划调查这些细菌的存在是否与自闭症有关。

针对这两项研究成果,美国德克萨斯西南医学中心的Craig M. Powell撰写了题为“Mum’s bacteria linked to baby’s behaviour”的评论文章。指出如果大脑异常与病毒感染存在的关联性在人体中得到证实,人们可以考虑采取策略直接操纵女性的肠道细胞群体从而降低后代发生自闭症性状的风险。

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