cell|《cell》最新研究揭示肠道细菌如何影响大脑发育微生物

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【cell|《cell》最新研究揭示肠道细菌如何影响大脑发育】

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人们以往认为，营养、教育和遗传是影响大脑发育的最重要因素。事实上，越来越多的科学研究提示：肠道菌群在大脑发育和功能中发挥着不容忽视的关键作用；大脑神经细胞的生长、神经细胞的凋亡、神经髓鞘的形成和功能、神经胶质细胞的生长和功能、血脑屏障的渗透性等都与肠道菌群密切相关。
一. 早产儿的大脑损伤和肠脑损伤
人类妊娠过程可分为三个独立阶段，每个阶段为3个月，第一阶段为0-13周，第二阶段为14-28周，第三阶段为29-40周，其中37周龄后出生的孩子为足月儿， 37周龄之前出生的孩子为早产儿， 28周前出生的孩子为极早产儿。
人类大脑的发育实际上贯穿了整个妊娠时期。胎儿在第3-4周形成神经管，第10周左右形成大脑基本结构；第8周时神经元/细胞开始往特定部位迁移，迁移到目的地后，这些神经细胞之间开始建立突触连接，在25周左右开始神经连接启动阶段性的发育程序，突触修剪以去除不再必要的连接；在怀孕最后3个月（第三阶段），大脑进入快速生长期，从第28周到第40周，大脑体积能增加将近一倍，这一阶段的大脑发育主要体现在两个方面，一是形成各种类型神经细胞，一是神经细胞的髓鞘化（相当于给电线外面加上绝缘层），提升大脑的发育的完整和功能。
早产儿原本还处于胎儿发育期，由于各种原因提前出生，身体各器官尚未成熟到适应自然环境，往往需要进行特殊护理才能生存下来。随着医疗技术进步，早产儿死亡率不断降低，大部分早产儿都能长大成人。但不断增加的数据显示，与足月儿相比，早产儿成年后出现神经发育障碍、行为问题和心理问题的风险与正常出产的个体相比显著增加。
研究表明，对于早产儿，出生越早，被扰乱的大脑发育步骤越多，大脑就越脆弱越易受损，极早产儿的大脑损伤往往比早产儿更加严重。
对于极早产儿，由于在妊娠第二阶段就过早离开母体，此时他们的大脑皮层表面沟回尚未完全形成，因而出产之后极易出现癫痫症状，另外由于连接左右大脑的胼胝体尚未发育完全，左右脑之间的信息传递也会受到明显影响。
妊娠第三阶段离开母体的早产儿，由于大脑髓鞘化尚未完成，他们的神经细胞间极易出现“短路”问题，信息传递效率和准确性大大降低，因此这些个体较多的是往往难以集中注意力，学习、记忆和认知能力受损。
信息超载（Information Overload）是早产儿大脑发育的另一个巨大挑战。对于成年人来说，短时间内接收到超出处理能力的信息会让人无所适从，焦虑不安；对于早产儿来说，从妈妈腹中的简单安全环境中来到自然环境中，突然出现的声音（听觉信息-耳朵）、光线（视觉信息-眼睛）、气味（味觉信息-鼻子）、味道（味觉信息-口舌）、感触（触觉信息-皮肤）等信息会大大超出大脑处理能力，严重扰乱大脑发育，为日后的各种神经发育障碍、行为问题、认知问题和心理问题等埋下隐患。
随着医疗技术进步和医疗条件改善，早产儿的生存率明显提高，但幸存下来的很多人可能会伴随严重并发症，甚至终生神经发育障碍。
二. 肠道克雷伯氏菌通过菌-肠-免疫-脑轴引起早产儿大脑损伤
2021年10月13日，奥地利科学家在《Cell》杂志上发表了一项重磅研究，揭示了极早产儿大脑损伤与肠道细菌的关联。

在这项研究中，奥地利医科大学的研究者对60名极早产儿（28周龄前出生）的肠道菌群、免疫指标和神经生理学发育进行了系统研究（追踪了3个多月），这些极早产儿出生后都进入新生儿监护病房接受标准的特殊护理，直至能够出院正常生活。结果发现：
1. 7名极早产儿夭折， 53名极早产儿（53名）治疗后达到出院标准，其中38名出现轻度脑损伤， 15名及出现重度脑损伤。