怀孕期间母亲的身体发生巨大变化，以滋养新的生命，而母亲的健康状况会塑造婴儿的成长和长期福祉。越来越多的证据表明，肠道微生物群在婴儿发育中起着关键作用。来自小鼠研究的证据显示，母亲的肠道微生物群会影响后代的免疫和神经发育。
最近，科学家们发现了一个新的作用：母亲的肠道微生物群通过其代谢产物编程后代干细胞，从而对后代的健康产生持久影响。这项发表在《Cell Stem Cell》上的研究揭示了母体微生物群-后代干细胞轴，并为改善儿童健康提供了潜在的治疗靶点。
“当谈到儿童健康时，我首先想到的是干细胞，”中国科学院专门研究肠道微生物群和干细胞生物学的研究员Parag Kundu说，“它们负责细胞再生、生长、发育、器官成熟等。”
为了研究母亲微生物群组成的变化是否会影响后代干细胞功能，Kundu和他的团队通过在整个怀孕期间补充一种具有益生菌特性的细菌——嗜粘蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila，简称Am）来操纵怀孕小鼠的微生物群。
出生后，研究人员检查了新生小鼠的大脑和肠道干细胞。与对照组相比，Am暴露组母亲的后代表现出更高的神经发生率（即从神经干细胞形成新神经元）和更多的肠道干细胞。即使这些后代在出生后的21天内由未接触过Am的小鼠抚养，这种效应仍然存在，证实了怀孕期间母亲的微生物群对干细胞特性的影响。
鉴于干细胞的长寿命特性，研究人员想知道母亲微生物群的变化是否会对后代产生持久影响。在相当于中年的10个月大时，Am暴露组母亲的后代表现出更高的神经发生率和更多的肠道干细胞。
Kundu和他的团队进一步研究了更多干细胞及其活动对后代健康的影响。他们对两个月大的小鼠进行了一系列行为测试，发现Am暴露组母亲的后代表现出更高的探索行为和更低的焦虑水平。当研究人员诱导小鼠患结肠炎时，Am喂养组母亲的后代更快地再生肠道细胞，从而更快恢复。
为了了解驱动干细胞特性差异的机制，研究人员分析了对照组和Am暴露组母亲的宏基因组。这揭示了微生物群组成的显著差异和激活不同基因程序，这些基因程序驱动生长和代谢途径。通过代谢组学分析，研究人员发现Am暴露组和对照组母亲之间存在不同的代谢特征。例如，暴露于Am的小鼠血清中的短链脂肪酸水平更高，表明代谢活动增加。
基于这些观察结果，研究团队假设母亲产生的代谢物（其中一些可以通过胎盘）可以重新编程后代干细胞。他们使用人源脑和肠类器官进行了测试，发现用Am暴露组小鼠血清处理的迷你器官表现出更高的细胞增殖。
为了确定调节母体微生物群-后代干细胞轴的通路，研究人员对Am暴露组母亲的后代干细胞进行了RNA测序。分析显示，与雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路相关的基因活性增加，该通路调节细胞生长和代谢。抑制这一信号通路消除了怀孕期间母亲微生物群对后代干细胞的影响。
耶鲁医学院母婴健康专家Liza Konnikova评论说：“这是一项非常漂亮的研究，直接证明了特定微生物的定植可以改变干细胞功能。”她虽然不参与该研究，但对结果感到兴奋。“如果能在人类中得到证实，这将对母婴健康产生巨大影响。”
Kundu同意这一观点。“这只是第一步，”他说。为了研究这些发现是否适用于人类，他的团队计划将接受益生菌的孕妇的微生物群移植到无菌小鼠中，并研究这些动物后代的反应。
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