Cell Stem Cell：母亲的肠道菌群，影响后代的干细胞的发育与健康

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

肠道微生物群是位于肠道内的一个复杂的微生物群落生态系统，协调着驱动宿主生理和器官功能的复杂相互作用。

之前的研究已经证明，肠道微生物组调节其宿主的多种生理过程，包括器官成熟和功能以及衰老。肠道微生物组根据宿主年龄、健康状况和生理状态（例如妊娠）表现出不同的组成和功能特征。值得注意的是，母亲妊娠期肠道微生物群具有对后代健康的适当调理至关重要的标志性特征。

现在已经确定，母亲的微生物组可影响后代发育的多个方面，例如免疫和神经发育，以及代谢表型，这些可能对后带健康有着长期影响。此外，母亲微生物群的破坏会严重影响后代的发育过程，导致神经和肠道发育障碍以及炎症。因此，母亲的微生物群是后代发育和健康的关键决定因素，也是后代将来易患疾病的关键因素。但我们对于母亲的微生物群对后代的干细胞的影响，仍然知之甚少

2024年12月11日，中国科学院感染与免疫研究所Parag Kundu团队在 Cell 子刊Cell Stem Cell上发表了题为：Maternal gut microbiota influence stem cell function in offspring 的研究论文。

该研究表明，母体的肠道微生物群影响着其后代的干细胞的发育与健康。这一发现为通过干预微生物群来促进儿童健康的策略提供了支持。

所有复杂生物的产前和产后发育基本上是由细胞增殖、生长和分化等过程控制的。干细胞具有巨大的自我更新能力，通常调控这些关键的发育过程。

在出生后的生命中，不同种类的干细胞继续补充组织和器官成熟所需的细胞，帮助健康的身体发育。因此，母亲的微生物组和后代干细胞是真正的候选者，它们似乎在控制早期生命发育中发挥核心作用，这强调了调控发育的可能的“微生物组-干细胞轴”。

尽管已有多项研究阐明了母亲的微生物组对后代免疫和代谢健康的作用，但其对后代的干细胞和相关发育过程的影响仍不清楚。

为了探索母亲的微生物群在调控后代的干细胞中的作用，研究团队使用一种肠道细菌——嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila，简称Akk菌）对母体微生物进行调控。

之所以选择Akk菌，是因为这种常见肠道细菌的不足与肥胖、糖尿病和肝脂肪变性相关，而且其具有改变肠道微生物群的能力以及作为新一代益生菌的潜力。

研究团队将Akk菌移植给对怀孕小鼠，结果显示，这种产前暴露对其后代的干细胞有很大的影响。暴露于Akk菌的怀孕母鼠的后代的大脑和肠道中有更多的干细胞，而且与在子宫内未暴露于Akk菌的小鼠的干细胞相比，前者的干细胞也更活跃。也就是说，不同的母体肠道微生物群组成对其后代的神经元和肠道干细胞的增殖和分化产生不同的影响，影响其发育轨迹、生理和长期健康。有趣的是，将改变的母体微生物群移植到无菌小鼠体内，能够将这些干细胞表型传递给了受体小鼠的后代。

研究团队进一步揭示，代谢上更活跃的母体微生物组丰富了循环短链脂肪酸（SCFA）和氨基酸的水平，在后代干细胞的mTOR通路上留下了不同的转录组印迹。在妊娠期间阻断mTOR信号，消除了母体微生物群介导的对干细胞的影响。

该研究的核心发现 ：

• 母体肠道微生物群塑造后代干细胞特征；

• 妊娠期母体微生物群对后代的生理产生持久影响；

• 妊娠期母体微生物群的代谢物可促进后代干细胞的生成；

• 母体微生物-干细胞轴是由mTOR通路驱动的。

总的来说，这些发现提示我们，母体微生物组在后代干细胞编程中发挥着重要作用，影响着后代的长期健康，代表了一种有前景的干预 靶点。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(24)00365-5