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2024-04-29 10:29

通过表观遗传学研究母乳喂养与婴儿神经发育的关系

在最近发表在《营养》杂志上的一篇综述中,研究人员整理了关于母乳喂养和婴儿神经发育的表观遗传优势的研究。

据报道,这些生物分子通过改善神经发育对早产儿产生积极影响,并阐明了母乳喂养与支持健康和疾病发育起源(DOHaD)概念的机制之间的联系。

发育可塑性

大约50年前,科学界持有的世界观是,个人的健康和福祉,特别是与非传染性疾病有关的健康和福祉,是个人基因组的功能。

表观遗传学,即不涉及DNA序列改变的细胞功能的稳定变化,被认为在非传染性疾病的个体表型表达中几乎没有作用。这种世界观未能解释癌症和其他非传染性疾病的流行,并已被将环境变量纳入其中的假设所取代。

其中,最流行的是成人疾病的胎儿起源假说(FOAD)及其改进的扩展形式,即健康和疾病的发育起源(DOHaD)概念。

流行病学家大卫·巴克博士(Dr. David Barker)在1986年提出了这些假设,并认为“生命早期的环境暴露,无论是产前还是产后,都可以通过‘编程’表型而不改变基因型,从而永久性地影响健康,并在以后的生活中易患疾病。”

“编程”过程指的是表观遗传修饰,包括组蛋白修饰、DNA甲基化以及负责调节非编码rna的基因的开启或关闭。研究表明,受孕后最初的1 000天对决定今后的发育和健康至关重要。人类母乳已被发现可以改变婴儿出生后的表观遗传机制,并减少非传染性疾病的代际表达。

母乳消费和神经元发育背后的生物学机制仍未得到证实。本综述旨在通过讨论mirna、lncrna、干细胞和肠道微生物群落种子成分在这些过程中的作用来阐明这种关联。

一个关于这项研究

本文综合了2023年8月4日之间从PubMed、ScienceDirect、Google Scholar和Medline数据库中获取的出版物。包含人类和动物研究的文章被纳入综述,而那些非英文的、不容易获得全文的、或包含研究“灰色地带”的文章被排除在外。

microrna

微RNA是一种小的非编码RNA分子,长度为18-25个核苷酸,因其参与转录后基因调控而备受关注。已发现它们通过mRNA翻译抑制影响信使RNA (mRNA)的蛋白质合成,影响高达60%的基因表达。在母乳中发现了游离和外泌体中的微rna。

外显子组是一类抗消化的细胞外囊泡(ev),可以穿过血脑屏障。

母乳中含有人体体液中浓度最高的mirna,迄今发现母乳中有1400多种mirna。最近的研究发现,牛奶的细胞和脂质部分比传统的脱脂牛奶部分具有更高的miRNA浓度。

母乳中mirna的组成随泌乳期和前后乳汁的变化而变化。母亲的疾病,包括糖尿病、肥胖、饮食和心理社会因素,包括压力,也会改变母乳中miRNA的表达。

母乳中的几种mirna已被发现可以改善婴儿的神经元发育。

对mirna的研究发现,这些分子是公认的表观遗传调节剂,在人类母乳中大量存在,后者的生理状态可能会改变前者的神经保护作用。这些rna可以穿过血脑屏障,可能在婴儿的神经发育和功能中起关键作用。

lncRNAs

长链非编码rna比mirna大,通常包含200个核苷酸。对lncrna的研究远远少于对mirna的研究,但它们已被证明描绘了年龄依赖性表达模式,并参与神经细胞命运的调节。

lncrna的改变和突变与神经发育或神经精神疾病有关,包括自闭症谱系障碍(ASD)和精神分裂症。

与早产儿相比,足月母乳在表达上表现出明显的差异,前者的浓度是后者的两倍多。非编码RNA (Non-coding RNA activated at DNA damage, NORAD)是一种独特的lncrna,具有高度保守、大量表达和DNA损伤时上调的特点,其主要功能是维持人类细胞中染色体的稳定性。

NORAD是“人类基因组的守护者”,研究表明,与早产儿相比,足月乳中的NORAD表达高度上调。

与mirna相比,lncrna的研究还不够充分,很少有研究是从免疫学和代谢的角度进行的。需要进一步的研究来阐明lncrna在婴儿神经元发育中的作用。

干细胞

干细胞是一种有潜力在体内发育成许多不同类型细胞的细胞。它们是身体的修复系统。相比之下,分化的“成年”细胞通常保持其结构和功能承诺,尽管最近的研究表明在这些细胞中诱导细胞可塑性是有希望的。

早在2007年,人类母乳就被发现含有干细胞群。这一点很重要,因为研究表明,在动物模型中,母乳干细胞可以在消化过程中存活下来,并可以穿过血脑屏障,在那里它们可以导致新的神经元和神经胶质细胞的产生。

人乳干细胞已被发现含有生物分子,包括可能在神经发育中作为表观遗传因素的mirna。然而,这一领域仍然很新颖,需要进一步的研究来确定母乳喂养通过干细胞对婴儿健康的机制和影响。

微生物组

“微生物组”是指存在于特定环境中的微生物群落(如真菌、细菌和病毒)。在人类中,这包括与我们身体共存的所有共生微生物和致病微生物的基因组。

在母乳中发现微生物后,它们的存在最初被归因于污染。然而,最近的研究利用高通量新一代测序技术强调,包括变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门在内的门在人类母乳中很常见,并且母乳中的细菌群落因哺乳阶段而有很大差异。

人类母乳中的微生物群落复杂多样,受母体因素影响,包括身体质量指数(BMI)和既往健康状况。

然而,研究表明,在怀孕期间服用益生菌并将其归因于不良的健康行为,包括吸烟,并没有实质性地改变母乳中的微生物群落,这意味着母乳中特定门和属的重要性。

通过母乳微生物组影响婴儿神经发育的机制仍有待揭示。

结论

本文综述了母乳在婴儿神经发育和保护中的作用。在母乳中发现的一些生物分子,特别是mirna、lncrna、干细胞和微生物组成分,可能在儿童,特别是生命早期的健康神经发育中起着至关重要的作用。