科學家們揭示了嬰兒最早的生物程式設定、腸道微生物群以及後期大腦發育之間令人驚訝的聯繫。發表在《Cell Press Blue》上的研究結果顯示，出生時存在的表觀遺傳改變會影響嬰兒時期腸道細菌的發展。該研究還發現，特定的表觀遺傳模式、某些腸道微生物以及三歲時出現的自閉症譜系障礙（ASD）和注意力不足過動症（ADHD）的跡象之間存在關聯。
香港中文大學的資深作者、腸胃科醫生陳家樂（Francis Ka Leung Chan）表示：「某些細菌似乎能提供保護，這令人興奮，因為它暗示未來可能透過飲食或益生菌來支持兒童的發育。」
早期生物學如何塑造發育
生命最初的幾年是大腦發育和免疫系統成熟的關鍵時期。先前的研究表明，表觀遺傳學和腸道微生物群各自都能影響長期健康，但科學家對這兩個系統在生命早期如何相互作用的理解有限。
香港中文大學的聯合資深作者、公共衛生研究員Hein Min Tun表示：「我們想了解在生命早期，表觀遺傳組和微生物群如何相互作用，以及它們的相互作用是否會影響兒童罹患ASD和ADHD等神經發育疾病的風險。我們發現了一種類似對話的過程：嬰兒出生時的表觀遺傳設定會影響他們罹患神經發育障礙的風險，但腸道中某些『好』細菌的存在可以介入並改變這種風險。」
為了進行調查，研究團隊分析了來自571名嬰兒的臍帶血中的DNA甲基化模式，這是一種常見的表觀遺傳修飾形式。他們將這些數據與在2個月、6個月和12個月大時從969名嬰兒收集的腸道微生物群樣本，以及懷孕第三孕期時嬰兒父母的微生物群樣本結合起來。
當孩子們滿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、腸道微生物以及表觀遺傳模式之間的聯繫。
影響嬰兒微生物群的因素
研究人員發現，有幾種因素與出生時的表觀遺傳模式有關，包括分娩方式、懷孕長度、是否有年長的兄弟姐妹以及母親的過敏史。有趣的是，父母的腸道微生物群似乎並未影響這些與出生相關的表觀遺傳改變。
嬰兒微生物群的發展與另一組因素有關。分娩方式、抗生素暴露、年長的兄弟姐妹以及母乳餵養都在塑造生命第一年微生物群落的發展中發揮了作用。
剖腹產嬰兒在幾種參與免疫功能和大腦發育的基因中表現出不同的DNA甲基化模式。
基因調控與腸道細菌的聯繫
研究還顯示，出生時存在的表觀遺傳模式影響了嬰兒時期腸道微生物群的演變。
在某些與免疫相關的基因中DNA甲基化水平較高的嬰兒，到12個月大時，其腸道微生物群的樣貌趨於多樣性較低。這些基因參與幫助身體識別和應對病原體。
結果表明，出生時存在的生物信號可能幫助指導兒童第一年腸道微生物群落的發展。
腸道微生物與神經發育風險
當研究人員檢查三歲時的行為結果時，他們發現ASD和ADHD的跡象與特定的表觀遺傳標記和腸道微生物組合有關。
然而，研究結果也指向了某些細菌潛在的保護作用。攜帶與ASD相關的表觀遺傳模式的兒童，如果他們在嬰兒時期感染了Lachnospira pectinoschiza，出現該疾病跡象的可能性較小。同樣，攜帶與ADHD相關的表觀遺傳模式的兒童，如果在他們生命的第一年感染了Parabacteroides distasonis，出現該疾病跡象的可能性似乎也較小。
Tun說：「大腦健康的基礎建立得非常早，甚至在出生前就已奠定。然而，我們不希望人們認為這意味著孩子的發育軌跡在出生時就已固定。這些是複雜的疾病，有許多原因，我們只揭開了這個巨大謎團的一小部分。」
益生菌與大腦健康的未來可能性
研究人員將繼續追蹤參與研究的兒童，以更好地了解生命早期的表觀遺傳模式和微生物群的發展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。
香港中文大學的資深作者、腸胃科醫生吳兆堅（Siew Chien Ng）表示：「最終目標是開發安全、非侵入性的早期干預措施，例如特定的益生菌或活體生物治療劑，以幫助培養健康的腸道微生物群，並可能降低神經發育挑戰的風險。」
該研究得到了InnoHK、香港政府、D. H. Chen Foundation和New Cornerstone Science Foundation的支持。