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(lái)源：生物世界

2024-12-16

腸道微生物群是位于腸道內(nèi)的一個(gè)復(fù)雜的微生物群落生態(tài)系統(tǒng)，協(xié)調(diào)著驅(qū)動(dòng)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(guò)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(duì)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(gè)方面，例如免疫和神經(jīng)發(fā)育，以及代謝表型，這些可能對(duì)后帶健康有著長(zhǎng)期影響。此外，母親微生物群的破壞會(huì)嚴(yán)重影響后代的發(fā)育過(guò)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(lái)易患疾病的關(guān)鍵因素。但我們對(duì)于母親的微生物群對(duì)后代的干細(xì)胞的影響，仍然知之甚少

2024年12月11日，中國(guó)科學(xué)院感染與免疫研究所 Parag Kundu 團(tuán)隊(duì)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(guò)干預(yù)微生物群來(lái)促進(jìn)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(zhǎng)和分化等過(guò)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(guò)程。

在出生后的生命中，不同種類的干細(xì)胞繼續(xù)補(bǔ)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(qiáng)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(xiàng)研究闡明了母親的微生物組對(duì)后代免疫和代謝健康的作用，但其對(duì)后代的干細(xì)胞和相關(guān)發(fā)育過(guò)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(tuán)隊(duì)使用一種腸道細(xì)菌——嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila，簡(jiǎn)稱Akk菌）對(duì)母體微生物進(jìn)行調(diào)控。

之所以選擇Akk菌，是因?yàn)檫@種常見(jiàn)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(tuán)隊(duì)將Akk菌移植給對(duì)懷孕小鼠，結(jié)果顯示，這種產(chǎn)前暴露對(duì)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(shuō)，不同的母體腸道微生物群組成對(duì)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(zhǎng)期健康。有趣的是，將改變的母體微生物群移植到無(wú)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(tuán)隊(duì)進(jìn)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(hào)，消除了母體微生物群介導(dǎo)的對(duì)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(duì)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(jìn)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(dòng)的。

研究的核心