Cell Stem Cell：母親的腸道菌群，影響后代的干細(xì)胞的發(fā)育與健康

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作者：王聰來源：生物世界

2024-12-16

腸道微生物群是位于腸道內(nèi)的一個復(fù)雜的微生物群落生態(tài)系統(tǒng)，協(xié)調(diào)著驅(qū)動宿主生理和器官功能的復(fù)雜相互作用。

之前的研究已經(jīng)證明，腸道微生物組調(diào)節(jié)其宿主的多種生理過程，包括器官成熟和功能以及衰老。腸道微生物組根據(jù)宿主年齡、健康狀況和生理狀態(tài)（例如妊娠）表現(xiàn)出不同的組成和功能特征。值得注意的是，母親妊娠期腸道微生物群具有對后代健康的適當(dāng)調(diào)理至關(guān)重要的標(biāo)志性特征。

現(xiàn)在已經(jīng)確定，母親的微生物組可影響后代發(fā)育的多個方面，例如免疫和神經(jīng)發(fā)育，以及代謝表型，這些可能對后帶健康有著長期影響。此外，母親微生物群的破壞會嚴(yán)重影響后代的發(fā)育過程，導(dǎo)致神經(jīng)和腸道發(fā)育障礙以及炎癥。因此，母親的微生物群是后代發(fā)育和健康的關(guān)鍵決定因素，也是后代將來易患疾病的關(guān)鍵因素。但我們對于母親的微生物群對后代的干細(xì)胞的影響，仍然知之甚少

2024年12月11日，中國科學(xué)院感染與免疫研究所 Parag Kundu 團隊在 Cell 子刊 Cell Stem Cell 上發(fā)表了題為：Maternal gut microbiota influence stem cell function in offspring 的研究論文。

該研究表明，母體的腸道微生物群影響著其后代的干細(xì)胞的發(fā)育與健康。這一發(fā)現(xiàn)為通過干預(yù)微生物群來促進兒童健康的策略提供了支持。

Maternal gut microbiota influence stem cell function in offspring

所有復(fù)雜生物的產(chǎn)前和產(chǎn)后發(fā)育基本上是由細(xì)胞增殖、生長和分化等過程控制的。干細(xì)胞具有巨大的自我更新能力，通常調(diào)控這些關(guān)鍵的發(fā)育過程。

在出生后的生命中，不同種類的干細(xì)胞繼續(xù)補充組織和器官成熟所需的細(xì)胞，幫助健康的身體發(fā)育。因此，母親的微生物組和后代干細(xì)胞是真正的候選者，它們似乎在控制早期生命發(fā)育中發(fā)揮核心作用，這強調(diào)了調(diào)控發(fā)育的可能的“微生物組-干細(xì)胞軸”。

盡管已有多項研究闡明了母親的微生物組對后代免疫和代謝健康的作用，但其對后代的干細(xì)胞和相關(guān)發(fā)育過程的影響仍不清楚。

為了探索母親的微生物群在調(diào)控后代的干細(xì)胞中的作用，研究團隊使用一種腸道細(xì)菌——嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila，簡稱Akk菌）對母體微生物進行調(diào)控。

之所以選擇Akk菌，是因為這種常見腸道細(xì)菌的不足與肥胖、糖尿病和肝脂肪變性相關(guān)，而且其具有改變腸道微生物群的能力以及作為新一代益生菌的潛力。

研究團隊將Akk菌移植給對懷孕小鼠，結(jié)果顯示，這種產(chǎn)前暴露對其后代的干細(xì)胞有很大的影響。暴露于Akk菌的懷孕母鼠的后代的大腦和腸道中有更多的干細(xì)胞，而且與在子宮內(nèi)未暴露于Akk菌的小鼠的干細(xì)胞相比，前者的干細(xì)胞也更活躍。也就是說，不同的母體腸道微生物群組成對其后代的神經(jīng)元和腸道干細(xì)胞的增殖和分化產(chǎn)生不同的影響，影響其發(fā)育軌跡、生理和長期健康。有趣的是，將改變的母體微生物群移植到無菌小鼠體內(nèi)，能夠?qū)⑦@些干細(xì)胞表型傳遞給了受體小鼠的后代。

研究團隊進一步揭示，代謝上更活躍的母體微生物組豐富了循環(huán)短鏈脂肪酸（SCFA）和氨基酸的水平，在后代干細(xì)胞的mTOR通路上留下了不同的轉(zhuǎn)錄組印跡。在妊娠期間阻斷mTOR信號，消除了母體微生物群介導(dǎo)的對干細(xì)胞的影響。

該研究的核心發(fā)現(xiàn)：

• 母體腸道微生物群塑造后代干細(xì)胞特征；

• 妊娠期母體微生物群對后代的生理產(chǎn)生持久影響；

• 妊娠期母體微生物群的代謝物可促進后代干細(xì)胞的生成；

• 母體微生物-干細(xì)胞軸是由mTOR通路驅(qū)動的。

研究的核心