香港中文大学李嘉诚健康科学研究所研究人员牵头的一项研究表明，肠道微生物组和表观遗传学相互交织，两者都对神经发育有所贡献。
研究人员表明，出生时存在的表观遗传变化会影响婴儿在第一年肠道微生物组的发育。他们还确定了特定的表观遗传变化和肠道微生物，这些变化和微生物与三岁儿童自闭症谱系障碍(ASD)和注意力缺陷多动障碍(ADHD)的迹象相关。
"某些细菌似乎提供了保护作用，这令人兴奋，因为它表明未来可能通过饮食或益生菌来支持儿童的发育，"研究负责人、胃肠病学家Francis Ka Leung Chan医学博士说道。Chan是研究团队在《Cell Press Blue》上发表论文的共同资深作者，该论文题为"早期生命中的表观基因组-微生物组相互作用与婴儿神经发育结果相关"，文中指出："我们表明，出生时的表观遗传变化与早期微生物组发育相关，并且决定了儿童神经发育后果的风险。"
生命的最初几年对大脑发育和免疫系统成熟至关重要。尽管先前的研究表明，早期的表观遗传变化和肠道微生物组发育都可能影响后期健康，但这两个系统如何相互作用知之甚少。"最近的数据表明，基因表达谱的表观遗传编程对早期生活环境敏感，并可能影响儿童的健康结果，"作者写道。"已知会触发宿主表观遗传修饰的一个环境线索是人体内细菌、真菌和病毒的基因，统称为微生物组。"
香港中文大学的公共卫生研究员、共同资深作者Hein Min Tun博士评论道："我们想了解表观基因组和微生物组在早期生活中如何相互作用，以及它们的相互作用是否会影响儿童患自闭症谱系障碍(ASD)和注意力缺陷多动障碍(ADHD)等神经发育疾病的风险。"作者补充说："对宿主-微生物-表观基因组相互作用和生命早期表观遗传变化机制的新理解，可以用于预防、早期检测和常见儿童疾病的新型干预措施。"
在这项研究中，研究人员对571名婴儿脐带血中的DNA甲基化模式进行了表征。他们将这些信息与从969名婴儿在2个月、6个月和12个月大时收集的肠道微生物组数据配对，以及他们在怀孕第三 trimester期间从父母收集的数据。当孩子们达到36个月大时，研究人员使用行为问卷评估他们的神经发育，并调查微生物组、表观基因组与ASD和ADHD早期迹象之间的联系。
"据我们所知，这代表了第一项具有多种样本类型的纵向研究，描绘了围产期暴露、表观遗传特征、肠道微生物组发育和生命最初三年内神经发育结果之间的密切相互作用，"作者指出。
他们发现，婴儿出生时的表观基因组与出生方式、妊娠长度、是否有年长兄弟姐妹以及母亲过敏有关，但不受父母肠道微生物组的影响。另一方面，微生物组的发育与出生方式、抗生素使用、是否有年长兄弟姐妹以及母乳喂养有关。剖腹产(CS)出生的婴儿在参与免疫反应和大脑发育的多个基因上显示出不同的DNA甲基化模式。"与CS分娩相关的免疫系统和神经系统相关基因的某些甲基化变化与神经发育结果相关，"他们指出。
研究团队提出的发现"...与将CS与免疫介导和神经发育障碍风险增加联系起来的研究产生共鸣，通过表观基因组和微生物失调提供了机制上的合理性。"研究团队还表明，婴儿出生时的表观基因组影响了他们第一年内微生物组的发育。具体而言，当婴儿在出生时免疫基因中识别病原体的DNA甲基化率较高时，他们在12个月大时发展出的肠道微生物组多样性较低。"我们发现，婴儿出生时主要组织相容性复合体(MHC)区域的甲基化率与12个月大婴儿肠道微生物组多样性的差异相关，"他们评论道。
行为调查显示，三岁儿童的ASD和ADHD迹象与特定的表观遗传模式和某些肠道微生物的存在相关。"重要的是，我们报告说表观遗传修饰与儿童神经发育疾病的易感性增加相关，这些影响部分由微生物定植介导。"
然而，其他微生物种类似乎减轻了这些影响：如果在第一年内获得Lachnospira pectinoschiza和Parabacteroides distasonis，分别与ASD或ADHD相关的表观遗传模式的婴儿不太可能表现出这些疾病的迹象。"我们发现了一种正在发生的对话：婴儿出生时的表观遗传设定可能影响他们患神经发育障碍的风险，但肠道中某些'有益'细菌的存在可以介入并改变风险，"Tun报告说。"大脑健康的基石很早就奠定了，甚至在出生前。然而，我们不希望人们认为这意味着儿童的发育路径在出生时就固定了。这些是具有多种原因的复杂状况，我们只揭开了一个非常大谜题的一小部分。"
研究人员继续跟踪参与研究的儿童，以了解这些早期生活因素如何与他们成长过程中的健康相关。他们指出，需要实验室实验来确认肠道微生物与神经发育之间的关联。在讨论中，研究团队写道："总之，我们的发现揭示了围产期因素对新生儿表观基因组和肠道微生物组的双重改变，并强调了'全表观基因组'（整合的宿主表观基因组和微生物组）作为神经-免疫结果的关键中介作用。在关键发育窗口期针对微生物恢复或表观遗传调节的干预措施可能减轻神经发育障碍的风险。"
第一作者、胃肠病学家Siew Chien Ng医学博士补充道："最终目标是开发安全、非侵入性的早期干预措施，如特定益生菌或活体生物治疗，这些措施可以帮助培养健康的肠道微生物组，并可能降低神经发育挑战的风险。"
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