腸道菌群影響宿主大腦發(fā)育和行為的研究大多數(shù)是建立在動(dòng)物模型研究的基礎(chǔ)上。最近，一項(xiàng)新的研究表明，腸道菌群可能會(huì)影響嬰兒的認(rèn)知發(fā)育。
來自北卡羅來納大學(xué)教堂山分校精神醫(yī)學(xué)系的Rebecca Knickmeyer博士及其同事分析了正常發(fā)育的1歲嬰兒的腸道菌群組成。2歲時(shí)，這些嬰兒在認(rèn)知測試中的得分明顯不同，而這些差異與嬰兒1歲時(shí)的腸道菌群組成有關(guān)。這一研究發(fā)表在最近的《Biological Psychiatry》雜志上。如果我們能夠更好地了解復(fù)雜的腸道菌群中哪些細(xì)菌對(duì)大腦發(fā)育是有益的，我們就可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群來促進(jìn)嬰兒的認(rèn)知發(fā)育。
腸道菌群發(fā)育的奠基階段
生命的第一年是腸道菌群發(fā)育的奠基階段，也是出生后大腦發(fā)育最迅速的階段。盡管嚙齒類動(dòng)物模型的研究提供了強(qiáng)有力的證據(jù)表明腸道微生物可以影響神經(jīng)發(fā)育和行為，特別是探索和交流行為以及認(rèn)知表現(xiàn)，但是腸道菌群發(fā)育和神經(jīng)發(fā)育在人類身上是否同時(shí)發(fā)生并沒有進(jìn)行過驗(yàn)證。
雖然大腦發(fā)育在整個(gè)生命周期內(nèi)持續(xù)發(fā)生，但是在生命頭兩年發(fā)育最快，包括建立功能性的大腦網(wǎng)絡(luò)和髓鞘形成。因此，研究人員開始關(guān)注早期的腸道菌群發(fā)育過程。
研究人員猜測，根據(jù)群落相似性，腸道菌群樣本可以聚類為不同的組，而聚類到不同組的嬰兒可能具有不同的認(rèn)知能力。同時(shí)，研究人員推測，具有較高豐度的乳桿菌屬或擬桿菌屬細(xì)菌等有益微生物的嬰兒，總體認(rèn)知表現(xiàn)最高；而α-多樣性較低，也就是說腸道菌群不成熟，與較低的認(rèn)知表現(xiàn)相關(guān)。
為了研究這個(gè)問題，研究人員分析了兩項(xiàng)關(guān)于早期大腦發(fā)育的前瞻性、縱向研究中的一歲嬰兒的糞便樣本。在兩歲時(shí)，通過使用Mullen早期學(xué)習(xí)量表評(píng)估了嬰兒的認(rèn)知能力。Mullen早期學(xué)習(xí)量表包括5個(gè)分量表，分別測定粗大運(yùn)動(dòng)、精細(xì)運(yùn)動(dòng)、視覺感知、語言表達(dá)和語言接受能力。除了認(rèn)知測試外，研究人員也獲得了嬰兒在自然睡眠狀態(tài)下的大腦成像（第一次掃描時(shí)的平均年齡為12.8個(gè)月，第二次掃描時(shí)的平均年齡為25.1個(gè)月）。掃描結(jié)果提供了顱內(nèi)容量、總灰質(zhì)、總白質(zhì)、總腦脊液、側(cè)腦室體積和90區(qū)域灰質(zhì)體積等信息。
腸道菌群成熟慢，認(rèn)知表現(xiàn)更好
本研究中的嬰兒的腸道菌群可以被聚類為三組：第一組的棲糞桿菌屬細(xì)菌豐度較高，第二組的擬桿菌屬細(xì)菌豐度較高，而第三組以疣微菌科一種未命名的細(xì)菌屬的相對(duì)豐度較高為主要特征。
取樣時(shí)是否母乳喂養(yǎng)以及出生方式在不同組之間顯著不同。擬桿菌豐度高的嬰兒組在1歲時(shí)更多的是母乳喂養(yǎng)，而且更少的是通過剖腹產(chǎn)出生。
初步分析表明，不同組的嬰兒的認(rèn)知能力也存在差異。在2歲時(shí)，擬桿菌豐度高的嬰兒組在Mullen早期學(xué)習(xí)量表中的評(píng)分最高，也就是認(rèn)知表現(xiàn)最高；而棲糞桿菌豐度高的嬰兒組的認(rèn)知表現(xiàn)最低。而在1歲時(shí)，各組在Mullen早期學(xué)習(xí)量表中的評(píng)分沒有顯著差異。
在2歲時(shí)，腸道菌群α-多樣性高與Mullen早期學(xué)習(xí)量表總得分以及視覺感知和語言表達(dá)評(píng)分較低有關(guān)。棲糞桿菌豐度高的嬰兒組的α-多樣性最高，而擬桿菌豐度高的嬰兒組α-多樣性最低。
雖然三組嬰兒在神經(jīng)影像學(xué)數(shù)據(jù)上存在著一些差異，但是分析表明，腸道微生物對(duì)1歲和2歲時(shí)區(qū)域腦容量只有很小的影響。
研究人員認(rèn)為，第二組的嬰兒具有較高水平的擬桿菌屬細(xì)菌，這可能反映了腸道菌群的成熟延遲，因?yàn)檫@些細(xì)菌通常在接下來的發(fā)育過程中會(huì)被不同的梭菌目細(xì)菌所取代，包括在第一組中發(fā)現(xiàn)的棲糞桿菌屬細(xì)菌和第三組中發(fā)現(xiàn)的疣微菌科的細(xì)菌。雖然這還只是推測，但是這是可能的，也就是說，讓腸道菌群更快的成熟可能沒那么有益，或者說腸道菌群的發(fā)育緩慢與可能更長時(shí)間的大腦可塑性發(fā)育有關(guān)。
我們通常會(huì)認(rèn)為腸道菌群多樣性更高的孩子可能會(huì)有更好的認(rèn)知發(fā)育，因?yàn)槎鄻有缘哪c道菌群通常會(huì)創(chuàng)造一個(gè)更穩(wěn)定的功能群體，但是結(jié)果卻是相反，為什么會(huì)這樣呢？可能的解釋是，多樣化的菌群可能會(huì)含有一些對(duì)大腦發(fā)育具有潛在的負(fù)面影響的致病細(xì)菌，或者說在一個(gè)多樣化的菌群中，所有的細(xì)菌必須共享資源，因此有益菌可利用的資源減少。
鼓勵(lì)母乳喂養(yǎng)和自然分娩
大量的動(dòng)物模型研究表明，生命早期的腸道菌群確實(shí)會(huì)影響大腦的發(fā)育，而這項(xiàng)研究是首次在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)腸道微生物的差異與正常發(fā)育的嬰兒的認(rèn)知能力的關(guān)聯(lián)。但這還只是一個(gè)相關(guān)性研究，還并不能說明腸道菌群和認(rèn)知發(fā)育之間的因果關(guān)系。此外，在孩子一歲時(shí)，也就是研究人員取樣的時(shí)候，嬰兒已經(jīng)添加了固體食物，而且隨著時(shí)間的推移有很大的變化，所以需要進(jìn)行縱向研究，應(yīng)該在多個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)連續(xù)評(píng)估腸道菌群的變化。
然而，這項(xiàng)研究將早期的腸道微生物與隨后的認(rèn)知發(fā)育緊密聯(lián)系在一起。決定生命早期腸道菌群的因素可能會(huì)影響認(rèn)知功能，比如喂養(yǎng)方式和分娩方式。現(xiàn)在，我們要使用一種特定的益生菌或采用特定的飲食方式來改變嬰兒的腸道菌群進(jìn)而促進(jìn)認(rèn)知發(fā)育還為時(shí)過早，但是本研究的結(jié)果表明，母乳喂養(yǎng)比配方奶喂養(yǎng)要好，而且自然分娩比剖腹產(chǎn)具有更積極的效果。
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