香港中文大学的一项开创性研究揭示了婴儿早期肠道菌群与表观遗传学之间的复杂“对话”，这种互动可能对儿童罹患自闭症谱系障碍（ASD）和注意缺陷多动障碍（ADHD）的风险产生深远影响。研究发现，某些特定的肠道细菌甚至可能对这些神经发育状况提供保护作用，为未来通过饮食或益生菌进行早期干预带来了希望。

资深作者、胃肠病学家陈家亮教授表示：“某些细菌似乎能提供保护作用，这令人振奋，因为它预示着未来可能通过饮食或益生菌来支持儿童的发育。”

早期生物学如何塑造发育

生命最初的几年是大脑发育和免疫系统成熟的关键时期。此前研究已表明，表观遗传学和肠道微生物组均能影响长期健康，但科学家们对这两个系统在生命早期如何相互作用的理解有限。

共同资深作者、公共卫生研究员Tun Hein Min教授指出：“我们希望了解表观基因组和微生物组在生命早期如何相互作用，以及它们的相互作用是否会影响儿童罹患ASD和ADHD等神经发育疾病的风险。我们发现了一种‘对话’机制：婴儿出生时的表观遗传设定会影响其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这种风险。”

为了探究这一机制，研究团队分析了571名婴儿脐带血中的DNA甲基化模式——这是一种常见的表观遗传修饰形式。他们将这些数据与从969名婴儿在2个月、6个月和12个月大时采集的肠道微生物组样本，以及婴儿父母在怀孕第三阶段的微生物组样本相结合。当这些儿童达到36个月大时，研究人员通过行为问卷评估了他们的神经发育情况，并寻找发育结果、肠道微生物和表观遗传模式之间的关联。

影响婴儿微生物组的因素

研究人员发现，有几个因素与出生时的表观遗传模式相关，包括分娩方式、妊娠时长、是否有哥哥姐姐以及母亲的过敏史。有趣的是，父母的肠道微生物组似乎并未影响这些与出生相关的表观遗传变化。

婴儿肠道微生物组的发展则与另一组因素相关。分娩方式、抗生素暴露、哥哥姐姐的存在以及母乳喂养都在塑造生命第一年内微生物群落的发展中发挥了作用。通过剖宫产分娩的婴儿在几个与免疫功能和大脑发育相关的基因中显示出独特的DNA甲基化模式。

基因调控与肠道细菌的联系

该研究还揭示，出生时存在的表观遗传模式影响了肠道微生物组在婴儿期的演变。那些在某些免疫相关基因中DNA甲基化水平较高的婴儿，到12个月大时往往会形成多样性较低的肠道微生物组。这些基因参与帮助身体识别和响应病原体。

研究结果表明，出生时存在的生物信号可能有助于指导儿童生命第一年肠道微生物群落的发展。

肠道微生物与神经发育风险

当研究人员在儿童三岁时检查其行为结果时，他们发现ASD和ADHD的迹象与表观遗传标记和肠道微生物的特定组合相关。

然而，研究结果也指出某些细菌可能具有保护作用。携带与ASD相关表观遗传模式的儿童，如果在婴儿期获得了Lachnospira pectinoschiza（果胶梭菌），则表现出ASD迹象的可能性较低。同样，具有与ADHD相关表观遗传模式的儿童，如果在生命第一年获得了Parabacteroides distasonis（远曲拟杆菌），则表现出该障碍迹象的可能性似乎较低。

Tun教授强调：“大脑健康的基础在生命早期，甚至在出生前就已经奠定。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已固定。这些是病因复杂的疾病，我们目前只是揭示了巨大谜团的一小部分。”

益生菌与大脑健康的未来可能性

研究人员正在继续跟踪参与研究的儿童，以更好地了解生命早期的表观遗传模式和微生物组发展如何影响儿童后期的健康。他们强调，需要进行实验室研究来证实肠道细菌与神经发育之间观察到的关系。

该研究的第一作者、胃肠病学家吴兆千教授表示：“我们的最终目标是开发安全、非侵入性的早期干预措施，例如特定的益生菌或活体生物疗法，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。”

这项研究得到了InnoHK、香港政府、陈廷骅基金会和新基石科学基金会的支持。