羅格斯大學的一名研究人員表示,生命早期接觸抗生素可能會改變人類大腦負責認知和情緒功能的區域的發育。

發表在iScience雜誌上的這項實驗室研究發現,青黴素改變了腸道菌叢(微生物組)——生活在我們體內和體表的數以萬億計的有益微生物——以及基因表達,這使得細胞能夠對其不斷變化的環境做出反應,這也關係到正在發育的大腦區域。研究結果發現,在可能的情況下,減少廣泛使用抗生素或使用替代品來預防神經發育問題

青黴素和相關藥物(如 ampicillin氨芐西林和 amoxicillin阿莫西林)是全世界兒童使用最廣泛的抗生素。在美國,平均每個孩子在 2 歲之前接受近三個療程的抗生素治療。在許多其他國家也有類似或更高的暴露率。

“我們之前的工作發現,將幼小動物暴露於抗生素會改變它們的新陳代謝和免疫力。生命早期的第三個重要發展牽涉到大腦。這項研究是初步的,但證實改變腸道菌叢與大腦變化之間的相關性應該進一步探索,”主要作者、羅格斯大學先進生物技術和醫學中心主任馬丁·布拉瑟說。

該研究將在子宮內或出生後立即接觸低劑量青黴素的小鼠與未接觸的小鼠進行了比較。他們發現,給予青黴素的小鼠腸道菌叢發生了重大變化,額葉皮層和杏仁核的基因表達發生了改變,這是大腦中負責記憶發展以及恐懼和壓力反應的兩個關鍵區域。

越來越多的證據將腸道現象與向大腦發出信號聯繫起來,這一研究領域被稱為“腸-腦軸”。如果這條通路受到干擾,它會導致大腦結構和功能的永久性改變,並可能導致兒童後期或成年期的神經精神疾病或神經退化性疾​​病。

“早年是神經發育的關鍵時期,”布拉澤說。“近幾十年來,兒童神經發育障礙的發病率有所上升,包括自閉症障礙、注意力不足/過動障礙和學習障礙。雖然提高相關疾病的意識和診斷普及可能是促成因素,但在發育早期大腦基因表達的中斷也高度相關。”

未來的研究需要確定抗生素是否直接影響大腦發育,或者來自微生物組的分子進入大腦是否會干擾基因活動並導致認知缺損。

這項研究是與羅格斯大學的詹高和布拉瑟的前研究生安傑利克·舒爾弗以及紐約大學的安吉麗娜·沃爾科娃、凱利·拉格斯和斯蒂芬·金斯伯格一起進行的,他們都在這個羅格斯大學與紐約大學的聯合研究中不可或缺。

參考文獻:

Angelina Volkova, Kelly Ruggles, Anjelique Schulfer, Zhan Gao, Stephen D. Ginsberg, Martin J. Blaser. Effects of early-life penicillin exposure on the gut microbiome and frontal cortex and amygdala gene expressioniScience, 2021; 102797 DOI: 10.1016/j.isci.2021.102797

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