Cell子刊：母親細菌感染影響胎兒大腦

　　最近，St. Jude兒童研究醫院的科學家們發現，細菌細胞壁碎片可穿過胎盤進入胎兒正在發育的神經元中，從而改變胎兒大腦的解剖學以及出生后的認知功能。這項研究發表在3月9日《Cell Host & Microbe》雜志。

　　這項研究在實驗模型中得出的結果，對于“產婦在懷孕期間細菌感染，與兒童患自閉癥和其他認知問題的風險增加之間的相關性”，提供了一種可能的機制。該研究還提出了有關“哪類抗生素應該用于治療這種感染”的問題。

　　這項研究的通訊作者、St. Jude 兒童研究醫院傳染病系主任Elaine Tuomanen博士指出：“這個發現很令人意外，因為在兒童和成人中，肺炎球菌感染可導致腦膜炎和神經元死亡。本研究在細菌感染的小鼠模型中發現，產前正好相反。證據表明，母體感染可產生一個信號事件，導致發育大腦中神經元的增殖和重組。”

　　研究人員首次發現，細菌細胞壁的片段可穿過胎盤，并到達胎兒的大腦，從而引發未成熟神經元的增殖。有證據表明，這種增殖是由先前無法識別的一條途徑引發的，該途徑涉及先天免疫系統和一個調節基因表達的蛋白質。這種增殖可導致發育大腦中一個區域發生50%的增長，該區域可發育成大腦皮質——負責思想、行動和其他高級功能。

　　調查人員還報道稱，小鼠如果在胎兒發育早期暴露于細菌細胞壁，后期在記憶和認知功能方面的表現低于平均水平。研究人員發現的證據表明，用抗生素氨芐青霉素（可破壞細菌，并將細胞壁碎片送入血流）治療產婦感染，可導致相似的神經元增加。

　　Tuomanen說，這些結果提出了“應使用哪類抗生素來治療妊娠期細菌感染”的問題。她說：“這項研究表明，廣泛使用的抗生素，如氨芐青霉素，會導致細菌細胞壁破裂，并釋放可能導致發育大腦變化的細胞壁。用克林霉素這類抗生素（殺死細菌，但不會釋放細胞壁）治療的小鼠，并沒有發生這種變化。”Tuomanen補充說：“還需要更多的研究，來了解不同類抗生素對妊娠結果的長期影響。”

　　用實驗室培養的細胞和小鼠細胞，研究人員發現了“肺炎球菌細胞壁碎片如何與血小板活化因子受體（PAFR）蛋白結合，通過胎盤進入胎兒的大腦”。

　　在那里，數小時內，細菌細胞壁不是引發炎癥和細胞死亡，而是啟動了蛋白Foxg1的表達。Foxg1是一種轉錄因子，可驅動神經細胞增殖。早在懷孕期間，在一個稱為腦室區的腦區中會發生這種增殖。研究人員發現，在幾天之內，皮層板的神經元增加了百分之50。

　　研究人員還報道稱，先天免疫系統的一個組成部分，在驅動增殖（而不是炎癥）中發揮了關鍵作用。稱為Toll樣受體2（TLR2）的蛋白質，可幫助細胞識別和抵御細菌。本研究的結果表明，TLR2與一個相關蛋白TLR6合伙，驅動器增殖來響應細菌的細胞壁。

　　沒有TLR2，不成熟的胎兒細胞就不增殖。研究人員還報道稱，在缺乏PAFR或TLR2的胎兒小鼠中并沒有出現增殖，從而表明，這兩種蛋白在大腦對細菌細胞壁的反應中，發揮了作用。

　　Tuomanen說：“還需要更多的研究來了解‘細菌細胞壁的信號如何通過這條新發現的途徑來誘導增殖’，這條途徑將天然免疫受體TLR2與轉錄因子Foxg1連接在一起，推動胎兒的神經細胞增殖。這種同樣的機制可能會帶來新的策略，修復或更換因疾病或損傷而缺失的神經元。”

　　母親對胎兒的影響可謂是非常大的，在去年2月份，美國華盛頓大學醫學院的研究人員在小鼠進行的一項新研究表明，生活在體內的細菌的DNA，可通過一種類似于父母自身DNA的方式，將一種性狀傳遞給后代。相關研究結果發表在《自然》。 隨后的4月份，加州大學（UC）戴維斯分校的研究人員發現一個基因——該基因在一些母親當中是不活躍的，可產生母乳糖影響其嬰兒腸道菌群的發展。產生的這種糖，被稱為“secretors”不能被嬰兒消化，而是滋養出生后不久嬰兒腸道中定植的特定細菌。相關研究結果發表在開放獲取期刊《Microbiome》。而在去年年底的一項研究更是驚人，荷蘭內梅亨大學的分子發育生物學家在《Nature Communications》發表的一項研究發現，青蛙胚胎不僅能接收來自母親的基因信息，而且還接收關于“如何使用這些DNA”的指令說明。