میکروبیوم مادر در بارداری چگونه سلول‌های بنیادی را شکل می‌دهد؟

تأثیر ترکیب میکروبیوم روده در دوران بارداری بر رشد و توسعه سلول‌های بنیادی فرزندان

تحقیقات جدید که در تاریخ ۱۱ دسامبر در نشریه Cell Stem Cell منتشر شده، نشان می‌دهد که ترکیب میکروبیوم روده در دوران بارداری تأثیرات بلندمدتی بر رشد و توسعه سلول‌های بنیادی فرزندان دارد. در این مطالعه، موش‌های باردار با یک میکروب رایج روده‌ای درمان شدند که منجر به **افزایش** فعالیت سلول‌های بنیادی در مغز و روده فرزندان شد. به همین دلیل، فرزندان کمتر مضطرب بودند و سریع‌تر از کولیت بهبود یافتند و این تفاوت‌ها در سن ۱۰ ماهگی نیز همچنان مشهود بود.

تحقیقات نشان داد که قرار دادن فرزندان در معرض این میکروب پس از تولد، همان تأثیر فعال‌سازی سلول‌های بنیادی را به همراه نداشت. تیم تحقیقاتی دریافت که این میکروب با **تغییر در فراوانی** سایر میکروب‌های روده و **افزایش تولید متابولیت‌هایی** که از جفت عبور می‌کنند و باعث رشد و تکثیر سلول‌های بنیادی می‌شوند، بر رشد سلول‌های بنیادی تأثیر می‌گذارد. پارگ کوندوی، نویسنده ارشد این تحقیق از مؤسسه پاستور شانگهای، می‌گوید: «این یک پیشرفت بزرگ در توسعه استراتژی‌های مداخله‌ای مبتنی بر میکروبیوتا برای بهبود سلامت کودکان است.»

محققان موش‌های باردار را با Akkermansia muciniphila، یک میکروب رایج روده‌ای که فراوانی پایین آن با چاقی، دیابت و کبد چرب مرتبط است، درمان کردند. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که میکروبیوم مادر با ایمنی، متابولیسم و توسعه عصبی فرزندان مرتبط است، اما هنوز مشخص نیست که چگونه میکروب‌های روده بر این فرآیندها تأثیر می‌گذارند. از آنجا که سلول‌های بنیادی مسئول کنترل رشد، توسعه و بلوغ ارگان‌ها در دوران اولیه زندگی هستند، تیم کوندوی تصمیم گرفت بررسی کند که آیا ارتباطی بین میکروب‌های روده و سلول‌های بنیادی جنینی در دوران بارداری وجود دارد یا خیر.

برای این کار، آن‌ها موش‌های باردار را با Akkermansia muciniphila درمان کردند و دریافتند که قرار گرفتن در معرض این میکروب در دوران بارداری تأثیرات قابل توجهی بر روی سلول‌های بنیادی فرزندان دارد. فرزندان مادرانی که در معرض Akkermansia قرار داشتند، سلول‌های بنیادی بیشتری در مغز و روده‌های خود داشتند و این سلول‌های بنیادی نیز نسبت به سلول‌های بنیادی موش‌هایی که در رحم در معرض Akkermansia قرار نگرفته بودند، فعال‌تر بودند.

تأثیرات تغییرات در توسعه سلول‌های بنیادی بر رفتار و سلامت موش‌ها

این تغییرات در توسعه سلول‌های بنیادی تأثیرات بلندمدتی بر رفتار و سلامت موش‌ها داشته است. در آزمایش‌های رفتاری، فرزندان موش‌های مادری که در معرض باکتری Akkermansia قرار گرفته بودند، کمتر مضطرب و بیشتر کاوشگر بودند. همچنین، این فرزندان به سرعت از التهاب روده‌ای که به‌طور شیمیایی ایجاد شده بود، بهبود یافتند؛ زیرا بازسازی و تجدید سلول‌های اپی‌تلیالی روده آن‌ها سریع‌تر بود.

درمان موش‌های نوزاد با Akkermansia تأثیر مشابهی بر توسعه سلول‌های بنیادی نداشت، مثل تأثیرات ناشی از قرار گرفتن در معرض این باکتری در دوران بارداری. کوندوی، محقق، می‌گوید: “زمانی که ما فرزندان را بعد از تولد در معرض Akkermansia قرار دادیم، برخی تفاوت‌ها در تمایز مشاهده کردیم، اما تمام پدیده‌هایی که در زمان بارداری مادران مشاهده کردیم، دیده نشد.” او ادامه می‌دهد: “به همین دلیل فکر می‌کنیم که این دوره بارداری حیاتی است و تغییرات میکروبیوم در این دوره می‌تواند واقعاً معجزه‌آسا باشد.”

به نظر می‌رسد این تأثیر خاص Akkermansia باشد، زیرا درمان موش‌های باردار با میکروب روده‌ای دیگری به نام Bacteroidetes thetaiotaomicron تأثیری بر توسعه سلول‌های بنیادی فرزندان نداشت. با این حال، Akkermansia تنها در حضور یک میکروبیوم روده‌ای پیچیده قادر به اعمال تأثیرات خود بود. تیم تحقیقاتی نشان داد که Akkermansia فراوانی سایر گونه‌های میکروب روده را تغییر داده و سایر میکروب‌ها را به فعالیت متابولیکی بیشتر وادار می‌کند تا مقادیر بیشتری از متابولیت‌ها، مانند اسیدهای چرب زنجیره کوتاه و آمینو اسیدها، تولید کنند.

برخلاف میکروب‌های روده‌ای، این متابولیت‌ها می‌توانند از جفت عبور کنند و شناخته شده‌اند که رشد و تکثیر سلول‌ها را از طریق پروتئینی به نام mTOR تحریک می‌کنند. زمانی که محققان موش‌های باردار را با هر دو Akkermansia و راپامایسین، یک ماده شیمیایی که mTOR را مهار می‌کند، درمان کردند، دیگر تأثیری بر سلول‌های بنیادی فرزندان مشاهده نکردند.

برنامه‌های آینده محققان

محققان در نظر دارند که به بررسی بیشتر چگونگی تأثیر متابولیت‌های میکروبیوم بر سلول‌های بنیادی بپردازند. برای آزمایش اینکه آیا این پدیده در انسان‌ها نیز رخ می‌دهد، آن‌ها برنامه‌ریزی کرده‌اند تا “موش‌های انسان‌زده” ایجاد کنند که میکروبیوتای انسانی به آن‌ها پیوند زده شده و همچنین گروه‌های انسانی که در دوران بارداری پروبیوتیک مصرف می‌کنند را بررسی کنند. کوندوی می‌گوید: “ترویج سلامت کودک یک چالش بزرگ در سطح جهانی است و تعمیم این یافته‌ها به انسان‌ها بسیار حیاتی است.”