mouse
Кредит: CC0 Public Domain

Когда плод развивается в утробе матери, очень важно, чтобы плод получал правильные питательные вещества и защиту в течение этого критического периода развития. Одним из элементов этой среды является материнская микробиота, представляющая собой скопление бактерий и других микроорганизмов, населяющих тело матери.

Как материнская микробиота направляет развитие плода или изменяет факторы риска, которые могут нанести вред развитию плода, — это основные области исследований.

Моя подготовка в области нейробиологии и биологии микробиома заставила меня задуматься о том, как разные микробиомы — от материнских во время беременности или микробов кишечника в раннем детстве — могут влиять на развитие мозга и поведение в более позднем возрасте, что является активной областью исследований.

В моей недавней исследовательской работе описана фундаментальная роль кишечных микробов матери в развитии мозга плода. В частности, мое исследование выявило, как микробиом матери мыши влияет на формирование аксонов — длинных нервных волокон, которые исходят из нейрона — у ее потомства, влияя на его способность ощущать окружающую среду.

Что такое материнская микробиота?

Материнская микробиота во время беременности и в начале жизни новорожденного включает микробы, которые населяют кишечник, влагалище, кожу и грудное молоко и имеют важные физиологические последствия для здоровья матери и потомства.

Появляется все больше свидетельств того, что материнский микробиом играет важную роль в росте и развитии плода. Например, в исследовании беременных женщин было показано, что микробиом кишечника меняется между первым и третьим триместром беременности. Эти изменения связаны с необходимостью передачи энергии и питательных веществ плоду.

Влагалищный микробиом здоровых беременных женщин подавляет рост вредных бактерий, секретируя антибактериальные молекулы и вырабатывая молочную кислоту, которая защищает потомство от патогенных микробов во время беременности и родов.

Материнские вагинальные, фекальные или кожные микробы передаются от матери к потомству во время и после рождения. Типы микробов, которые наследует потомство, зависят от того, родился ли ребенок посредством кесарева сечения или естественных родов.

Но это собрание микробов не статично. По мере развития потомства микробиота продолжает развиваться в зависимости от того, находится ли ребенок на грудном вскармливании или ему дают смесь, а также от других факторов окружающей среды. Таким образом, материнская микробиота важна для здоровья плода и микробов, которые потомство будет нести после рождения.

Взаимодействие между микробиотой и нервной системой

Исследования последних двух десятилетий показывают, что микробиота важна для развития и функционирования нервной системы.

В исследованиях на животных у взрослых мышей, которые были выращены в стерильной среде, свободной от микробов, или лишенных микробиоты в результате лечения антибиотиками, был снижен уровень белка, который важен для образования новых нейронов.

Какую роль микробы играют в вашем теле?

Другие изменения мозга у этих свободных от микробов животных включали изменения в частях нейрона, необходимых для коммуникации. Также произошли сдвиги в уровнях химических веществ — серотонина, дофамина, норадреналина и белка А, индуцируемого фактором роста нервов, — которые позволяют нервным клеткам общаться друг с другом.

Исследования, проведенные на различных видах животных, например на рыбах-зебрах, дрозофилах и свиньях, показывают, что микробы, переносимые организмом, влияют на социальную жизнь, общение, стресс, обучение и память.

Это вдохновило меня и многих других исследовать, как микробы в кишечнике матери влияют на развитие мозга и поведение потомства в более позднем возрасте.

Материнские микробы влияют на развитие нервной системы и поведение потомства

Строение функционирующего мозга начинается, когда плод развивается в утробе матери. Это включает образование новых нервных клеток, миграцию нервных клеток к их правильному местоположению, образование аксонов и связь между нервными клетками. Факторы риска, связанные с окружающей средой, с которыми сталкиваются во время беременности, могут серьезно повлиять на развитие мозга и проявляться в виде нарушений развития нервной системы.

В моем недавнем исследовании на мышах мы сосредоточились на том, как естественные неизмененные кишечные микробы матери влияют на развитие мозга и поведение. Мы сравнили потомство от матерей с полным набором кишечных микробов с потомством от матерей, у которых их нет.

Мои коллеги и я в лаборатории Элейн Сяо обнаружили, что у потомков от матерей, лишенных кишечных микробов, было меньше и более коротких аксонов, проецирующихся из области мозга, называемой таламус, в кору — внешний слой мозга. во время беременности. Эти аксоны важны для передачи сенсорной информации из окружающей среды.

Это говорит о том, что нормальная микробиота кишечника матери необходима для образования аксонов в эмбриональном мозге и сенсорного поведения у взрослого потомства.

Микробы кишечника производят небольшие молекулы, которые регулируют социальное поведение

При переваривании пищи кишечные микробы могут производить тысячи небольших молекул, называемых метаболитами, которые влияют на физиологию животного. Эти метаболиты играют бесчисленную роль в поддержании здоровья и провоцируют болезни по всему телу. Таким образом, мы предположили, что микробы в кишечнике матери производят эти важные метаболиты, которые доставляются развивающемуся плоду вместе с другими питательными веществами.

Чтобы проверить эту гипотезу, мы измерили типы и уровни этих небольших молекул в материнской крови и мозге плода. Мы обнаружили несколько ключевых метаболитов в материнской крови и мозге плода, количество которых уменьшилось, когда у матери не было кишечных микробов во время беременности.

Чтобы проверить, важны ли эти химические вещества для развития мозга плода, мы давали эти ключевые метаболиты беременным мышам, у которых отсутствовал микробиом кишечника. Эти химические добавки восстанавливали уровни, естественным образом обнаруживаемые в мозге здорового плода, и способствовали нормальному развитию мозга и поведению потомства.

В совокупности эти результаты демонстрируют, как различные микробиоты кишечника матери могут влиять на развитие мозга плода за счет доставки основных молекул. Это исследование также дает представление о том, какие молекулы важны для здорового развития мозга.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *