研究人员长期以来一直在探索为何出生体重低于预期的婴儿（称为小于胎龄儿，SGA）在成年后患心脏病、肺病和代谢疾病的风险更高。
如今，亚利桑那大学研究人员领导的团队可能已经找到了解释。科学家们发现，在约三分之一SGA出生婴儿的脐带血中，一组参与神经元发育的蛋白质含量过高。研究人员还发现，这些蛋白质水平越高，成年后的肺功能就越差。
这项发表在《自然通讯》上的研究结果为慢性疾病的起源提供了新见解，并确定了未来研究的潜在目标，以探究低出生体重如何影响器官发育和功能。
"低出生体重是慢性疾病发展最重要的风险因素之一，"图森医学院哮喘和气道疾病研究中心主任、医学教授Fernando Martinez博士表示，他同时也是Regents教授、Swift-McNear儿科教授以及BIO5研究所成员。
Martinez指出："我们已经知道低出生体重与较小的肺部以及后续肺功能障碍之间存在关联，但我们不了解这种效应背后的生物学机制。"他提到了共同作者、医学教授兼哮喘研究Henry E. Dahlberg讲席教授Stefano Guerra博士及其同事所进行的研究证据。
"这些儿童的器官经常发育不全，可能会出现心血管和代谢问题。我们想知道是否能在早期血液中检测到某种因素，可以解释这些对不同器官的影响。"
数十年的血液样本提供线索
Martinez的团队使用了儿童过敏和哮喘数据存储库(CADRE)联盟的数据，该联盟包含自1980年代以来美国多个研究中从出生到成年期跟踪的婴儿信息。
包括Martinez在内的CADRE研究人员每五年收集一次血液样本并测量肺功能。一部分出生时为SGA的婴儿到40岁时显示出肺功能缺陷。
亚利桑那州领导的团队分析了来自SGA出生婴儿的储存脐带血样本，并将它们与五个美国城市中平均出生体重婴儿的样本进行了比较，这些城市代表了不同的地理环境和遗传背景。
三分之一婴儿共享相同信号
研究人员发现在每个研究城市中，约三分之一SGA出生婴儿的轴突导向蛋白水平升高。轴突导向蛋白有助于引导发育中的神经元突起（称为轴突，负责传递神经信号）到达其正确目标。这些蛋白质还在分支形态发生中发挥作用，这是一种参与形成肺部和血管系统的发育过程，可能还涉及其他器官。
"令人惊讶的是，我们在每个队列的三分之一婴儿中都观察到了这一点，"图森医学院免疫生物学副教授、共同作者Anthony Bosco说。"我们认为这在不同队列和环境中可能非常不同，特别是考虑到不同的社会经济因素。"
随着孩子们进入40多岁，研究人员发现轴突导向蛋白的血液水平与肺功能之间存在反比关系：蛋白质浓度越高，肺功能越差。
三条证据线汇聚
为了收集更多关于这些蛋白质在肺部发育中作用的证据，研究人员检查了全基因组关联研究(GWAS)，寻找与轴突导向蛋白相关的基因变异。这些分析确定了与肺部发育和功能差异相关的轴突导向基因变异。
在第三项使用绵羊模型的研究中，科学家们采用了一种称为单细胞测序的技术，显示在低出生体重和正常出生体重动物的胎儿发育过程中，轴突导向基因在大脑、心脏和肺部均有表达。
"我们有三项研究的结果提供了一个统一的假设，解释了低出生体重如何通过轴突导向通路影响多个器官并增加多种疾病的风险，"Bosco说。
"谜团是，为什么这些慢性心脏、肺部和代谢状况经常聚集在一起？"Martinez说。"由于轴突导向机制在肺部发育中如此重要，可能还涉及所有器官，我们提出该系统的失调可能会影响许多身体功能。"
治疗靶点现已显现
研究人员计划更详细地研究这些基因和通路，特别是作为潜在的治疗靶点。
"这可能是一个可能影响所有身体系统的基本生物系统，"Martinez说。"我们对这些可能性感到兴奋。"
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