孕期肠道微生物群的组成对后代干细胞的生长和发展有长期影响，研究人员于12月11日在《细胞干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上报告了这一发现。
给怀孕的小鼠服用一种常见的肠道微生物后，其后代在大脑和肠道中表现出更活跃的干细胞。结果，这些后代表现出较少的焦虑，并且从结肠炎中恢复得更快，这些差异在10个月大时仍然存在。
出生后暴露于该微生物的后代并未表现出相同的干细胞激活效果。研究团队表明，这种微生物通过改变其他肠道微生物的数量并增加微生物产生能够穿过胎盘并诱导干细胞生长和增殖的代谢物来影响干细胞的生长。
“这是开发基于微生物群的干预策略以改善儿童健康的重大进展，”上海巴斯德研究所的高级作者帕拉格·坤杜（Parag Kundu）说。
研究人员给怀孕的小鼠服用了Akkermansia muciniphila，这是一种常见的肠道微生物，其数量较低与肥胖、糖尿病和肝脂肪变性有关。
先前的研究表明，母体微生物群与后代的免疫系统、新陈代谢和神经发育有关，但肠道微生物如何影响这些过程尚不清楚。由于干细胞负责控制早期生命中的生长、发育和器官成熟，坤杜的团队决定调查孕期肠道微生物与胎儿干细胞之间是否存在相互作用。
为此，他们给怀孕的小鼠服用了Akkermansia muciniphila，并发现产前暴露对后代的干细胞产生了重大影响。Akkermansia暴露母亲的后代在大脑和肠道中拥有更多的干细胞，而且这些干细胞也比未在子宫内暴露于Akkermansia的小鼠的干细胞更活跃。
这些干细胞发育的变化对小鼠的行为和健康产生了长期影响。在行为测试中，Akkermansia暴露母亲的后代表现出较少的焦虑和更强的探索性。它们还因肠道上皮细胞的更快再生和更新而更快地从化学诱导的肠道炎症中恢复。
出生后给新生小鼠服用Akkermansia并未对干细胞发育产生相同的影响。
“当我们产后给后代服用Akkermansia时，我们观察到了一些分化差异，但并没有看到母亲在孕期暴露于Akkermansia时观察到的全部现象，”坤杜说。“这就是为什么我们认为这个孕期是关键的，孕期的微生物群变化可以真正创造奇迹。”
这种效应似乎是Akkermansia特有的，因为用另一种肠道微生物Bacteroidetes thetaiotaomicron处理怀孕的小鼠并未影响后代的干细胞发育。然而，Akkermansia只有在复杂肠道微生物群的背景下才能发挥其作用。
研究团队表明，Akkermansia改变了其他肠道微生物的丰度，并促进了其他肠道微生物的代谢活性，从而产生更大数量的代谢物，如短链脂肪酸和氨基酸。与肠道微生物不同，这些代谢物可以穿过胎盘，已知它们通过mTOR蛋白刺激细胞生长和增殖。
当研究人员用Akkermansia和mTOR抑制剂雷帕霉素（rapamycin）同时处理怀孕的小鼠时，他们不再观察到对后代干细胞的任何影响。
展望未来，研究人员计划进一步研究微生物群代谢物如何影响干细胞。为了测试这一现象是否也在人类中发生，他们计划通过移植人类微生物群到小鼠来创建“人源化小鼠”，并研究在怀孕期间摄入益生菌的人类队列。
“促进儿童健康是全球面临的主要挑战，将这些发现外推到人类至关重要，”坤杜说。
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