Микробы в кишечнике матери влияют на развитие нервной системы плода (исследование на мышах)

Микробы в кишечнике матери влияют на развитие нервной системы плода

(исследование на мышах)

Материнский микробиом влияет на развитие нервной системы плода у мышей

Во время беременности у мышей миллиарды бактерий и других микробов, которые живут в кишечнике матери, регулируют ключевые метаболиты, небольшие молекулы, которые важны для здорового развития мозга плода, сообщили биологи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) 23 сентября в журнале Nature.

В то время как микробиота кишечника матери была связана с аномалиями в функции мозга и поведении 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 в отсутствие 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 использовали мышей, которых вырастили пролеченными антибиотиками для уничтожения кишечных бактерий, а также мышей, которых разводили без микробов в лаборатории.

«Истощение микробиоты кишечника матери с использованием обоих методов аналогичным образом нарушило развитие мозга плода», - сказала ведущий автор исследования Хелен Вуонг (Helen Vuong), научный сотрудник лаборатории Элейн Сяо (Elaine Hsiao) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

По словам Вуонг, истощение микробиоты материнского кишечника изменило то, какие гены были включены в мозг развивающегося потомства, в том числе многие гены, участвующие в формировании новых аксонов в нейронах. Аксоны - это крошечные волокна, которые связывают клетки мозга и позволяют им общаться.

В частности, исследователи обнаружили, что аксоны, которые соединяют таламус головного мозга с его корой, были уменьшены в количестве и длине.

«Эти аксоны особенно важны для способности чувствовать окружающую среду», - сказала Вуонг. «В соответствии с этим, у потомков от матерей, лишенных кишечной микробиоты, были нарушения в определенном сенсорном поведении».

Результаты показывают, что микробиота кишечника матери может способствовать здоровому развитию мозга плода, регулируя метаболиты, которые попадают в мозг самого плода, сказала Вуонг.

«Когда мы измерили типы и уровни молекул в материнской крови, крови плода и головном 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, лишенным микробов.

«Когда мы выращивали нейроны в присутствии этих метаболитов, у них развивались более длинные аксоны и большее количество аксонов», - сказала Вуонг. «И когда мы добавили к 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 его мозге», - сказала Вуонг. «Наши результаты также указывают на отдельные 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 UCLA, а также микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики в колледже UCLA.

«Мы не знаем, применимы ли полученные данные к людям и каким образом», - сказала Сяо, доцент кафедры заболеваний пищеварительной системы Медицинской школы Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (David Geffen School of Medicine at UCLA). «Однако существует множество нарушений нервного развития, которые, как считается, вызваны как генетическими, так и экологическими факторами риска во время беременности. Наше исследование предполагает, что микробиоту кишечника матери во время беременности также следует рассматривать и дополнительно изучать как фактор, который потенциально может влиять не только на здоровье матери, но и здоровье развивающегося потомства».

P.S. Сяо, Вуонг и их коллеги сообщили в 2019 году, что серотонин и препараты, нацеленные на серотонин, такие как антидепрессанты, могут оказывать сильное влияние на микробиоту кишечника. В 2018 году Сяо и ее команда установили причинную связь между восприимчивостью к судорогам и микробиотой кишечника и определили конкретные кишечные бактерии, которые играют важную роль в противосудорожном эффекте кетогенной диеты.

Источник: Материалы предоставлены University of California - Los Angeles.

Статья в журнале: Helen E. Vuong, Geoffrey N. Pronovost, Drake W. Williams, Elena J. L. Coley, Emily L. Siegler, Austin Qiu, Maria Kazantsev, Chantel J. Wilson, Tomiko Rendon, Elaine Y. Hsiao. The maternal microbiome modulates fetal neurodevelopment in mice. Nature, 2020

Дополнительно см.: Материнские микробиомы, осложнения беременности и влияние на потомство

К разделу: Влияние кишечной микрофлоры на функции мозга