高膳食纤维饮食改善母代肥胖引起的子代认知等能力的机制被揭示

由于摄入高热量、低纤维饮食、食用人造高糖食品和久坐不动的生活方式，世界范围内育龄妇女的肥胖流行率正在上升, 人们普遍认为，孕前和孕期的孕产妇肥胖会对母亲及其子女造成短期和长期的不利健康后果。来自动物和人类研究的证据表明，孕产妇肥胖会导致后代患糖尿病、高血压和行为改变的风险增加，这表明孕产妇肥胖可能是后代疾病起源的重要影响因素。孕产妇肥胖的高发率意味着，确定任何此类长期影响都是是目前的一个紧迫的事项。最近在英国和美国进行的全国性纵向研究表明，母亲在怀孕前有肥胖症，其子女出现较低认知结果和自闭症谱系障碍的风险增加。尽管具有潜在的公共卫生重要性，但是孕产妇肥胖引起后代认知和社交功能损伤的神经生物学机制尚不明确。

肠道生态系统被认为是在出生时或出生后不久建立的，母体肠道菌群和环境微生物等均会影响子代肠道菌群的构建，大量研究表明肠道菌群能够调节认知和情绪等多种宿主行为。据广泛报道，膳食纤维可调节肠道微生物组，为栖息在肠道远端的微生物群体提供必要的基质。且孕期补充膳食纤维通过调控母代菌群进而改善了后代的免疫和代谢健康。然而，膳食纤维是否能改善母代肥胖引起的后代的认知和社会行为缺陷仍是未知数。

近日，来自西北农林科技大学的刘学波教授、刘志刚教授联合上海交通大学侯敏教授在Cell Metabolism杂志上发表题为High-fiber diet mitigates maternal obesity-induced cognitive and social dysfunction in the offspring via gut-brain axis的文章，发现母亲孕期肥胖可引起后代的认知和社交行为缺陷，这些缺陷是由母亲及后代肠道菌群的结构变化、代谢物变化引起的，而给母体或后代补充膳食纤维，可改善这些缺陷。

研究人员纳入778名儿童，发现母亲孕前超重/肥胖与子女较差的认知和社交能力密切相关, 与此相一致的是，以高脂饮食构建母代肥胖模型后发现，母体肥胖也会导致后代的认知和社会行为缺陷，并扰乱自身及后代肠道菌群稳态。此外，给母代或其后代补充膳食纤维改善了后代的行为缺陷，进一步研究发现膳食纤维重塑母体传给后代的肠道菌群，增加特定S24-7菌科、乙酸和丙酸的水平，同时恢复了脑部突触后置密物（PSD）的形态，提高突触可塑性相关基因PSD-95和FXR1的表达，增加小胶质细胞成熟关键调节因子MAFB的表达，促进小胶质细胞成熟，增加小胶质细胞-神经元交流相关基因BDNF和NGF的表达。

研究进一步采用母代菌群移植、子代共笼实验及其代谢物短链脂肪酸单独干预子代小鼠的方法，证明高膳食纤维饮食式对肠道菌群-代谢物的改变，直接改善了子代脑部小胶质细胞的成熟和维护了突触功能，进而改善了子代的认知和社交功能。移植肥胖供体的粪便微生物群给母体小鼠导致其后代认知和社会行为紊乱。然而，移植来自高膳食纤维摄入供体的粪便微生物群，后代认知和社交行为表现正常。这些结果表明，母体肠道微生物组成紊乱与子代的行为变化之间存在因果关系，交叉抚育实验进一步证实了这一点。值得注意的是，子代小鼠共笼实验发现，断奶后调控后代的肠道微生物群落也能减轻母体肥胖引起的认知和社交功能损伤。此外，对断奶后的后代进行短链脂肪酸（乙酸和丙酸）干预，可以减轻母体肥胖引起的认知和社交功能障碍。这些结果进一步表明，高纤维饮食通过重塑肠道微生物组和提高微生物代谢产物短链脂肪酸的水平进而改善母代肥胖引起的后代的认知和社交功能损伤。

这项研究首次揭示了肠道菌群及代谢产物在高膳食纤维饮食改善母代肥胖引起的子代认知和社交功能损伤中的重要参与机制，为高膳食纤维饮食对生命早期神经发育的精准营养干预策略提供了新见解。

膳食干预生命早期神经发育新机制摘要图

https://doi.org/10.1016/j.cmet.2021.02.002