科學家發現腸道細菌可能有助於預防自閉症和過動症

「有些細菌似乎能提供保護，這令人興奮，因為它表明未來可能有方法透過飲食或益生菌來支持兒童發育，」資深作者、香港中文大學胃腸病學家陳年弗朗西斯·卡良·（Francis Ka-Leung Chan）說。

早期生物學如何塑造演化

生命的最初幾年是大腦發育和免疫系統成熟的關鍵時期。先前的研究顯示表觀遺傳學和腸道微生物組可以影響長期健康，但科學家對這兩個系統在生命早期如何相互作用的了解有限。

「我們想了解表觀基因組和微生物組在生命早期如何相互作用，以及它們的相互作用是否會影響兒童自閉症譜系障礙（ASD）和過動症（ADHD）等神經發育疾病的風險，」合著者、香港中文大學的公共衛生研究員 Hein-Min Tun 說。 “我們發現了一種正在進行的對話：嬰兒出生時的表觀遺傳環境會影響他患神經發育障礙的風險，但腸道中一些‘好’細菌的存在可以介入並改變風險。”

為了研究這一點，研究團隊分析了 571 名嬰兒臍帶血中 DNA 甲基化的模式，這是一種常見的表觀遺傳修飾形式。他們將這些數據與從 969 名 2、6 和 12 個月大的嬰兒收集的腸道微生物組樣本以及嬰兒父母在懷孕最後三個月期間的微生物組樣本結合起來。

當嬰兒長到 36 個月大時，研究人員使用行為問卷評估了他們的神經發育，並尋找發育結果、腸道微生物和表觀遺傳模式之間的關聯。

影響嬰兒微生物組的因素

研究人員發現，有幾個因素與出生時的表觀遺傳模式有關，包括出生方式、懷孕時間、有兄弟姊妹以及母親的易感性。有趣的是，父母的腸道微生物群似乎不會影響這些與出生相關的表觀遺傳學變化。

嬰兒微生物組的發育與多種因素有關。出生方式、接觸抗生素、年長的兄弟姐妹和母乳餵養都在塑造生命第一年發育的微生物群落方面發揮了作用。

剖腹產出生的嬰兒在涉及免疫功能和大腦發育的幾個基因中表現出獨特的 DNA 甲基化模式。

基因調控與腸道細菌之間的聯繫

該研究還表明，出生時存在的表觀遺傳模式會影響兒童期腸道微生物組的發育。

某些免疫相關基因中 DNA 甲基化水平較高的嬰兒往往在 12 個月大時腸道微生物組的多樣性較低。這些基因參與幫助身體識別病原體並對其做出反應。

研究結果表明，出生時存在的生物線索可能有助於指導嬰兒第一年腸道微生物群落的發育。

腸道微生物群與神經發育風險

當研究人員檢查三歲時的行為結果時，他們發現自閉症譜系障礙和過動症的跡象與表觀遺傳標記和腸道微生物的特定組合有關。

然而，結果也顯示對某些細菌具有潛在的保護作用。攜帶與自閉症譜系障礙相關的表觀遺傳模式的兒童，如果患有自閉症譜系障礙，則不太可能表現出這種疾病的跡象 果膠毛螺菌 童年時期。同樣，具有與多動症相關的表觀遺傳模式的兒童如果患有多動症，似乎不太可能表現出這種疾病的跡象 歧桿菌 在他們的第一年。

「大腦健康的基礎是很早就奠定的，甚至在出生之前，」圖恩說。 「然而，我們不希望人們認為這意味著嬰兒的成長軌跡在出生時就被固定了。這些都是複雜的條件，有多種原因，我們只發現了一個非常大的謎題的一小部分。”

益生菌和大腦健康的未來可能性

研究人員繼續追蹤參與的兒童，以便更好地了解早期的表觀遺傳模式和微生物群的發育如何影響兒童後期的健康。他們強調，需要進行實驗室研究來證實觀察到的腸道細菌與神經發育之間的關係。

第一作者、香港中文大學胃腸病學家 Siu Shen Ng 表示：“最終目標是開發安全、非侵入性的早期幹預措施，例如特定益生菌或活益生菌療法，這有助於培育健康的腸道微生物群，並有可能降低神經發育挑戰的風險。”

該研究得到InnoHK、香港政府、陳DH基金會和新基石科學基金會的支持。