St. Jude Children’s Research Hospital的科学家发现了细菌细胞壁碎片是如何穿过胎盘进入发育中的神经元，并因此改变胎儿的脑组织解剖和出生后的认知功能。这项研究近日发表在科学杂志Cell Host & Microbe上。
“这是项意外发现，因为肺炎球菌感染在儿童和成人会引起脑膜炎和神经元死亡，” ElaineTuomanen医学博士，St. Jude传染科主席说，“这项细菌感染小白鼠模型研究发现产前情况正好相反。证据提示母体感染会触发一个信号现象并由此导致发育中大脑神经元某些缺陷的增生和重组，或许是由于过度拥挤。”
研究人员首次证实细菌细胞壁碎片穿过胎盘进入胎儿大脑，触发未成熟神经元的增殖。证据提示一种先前未被识别的途径引起了细胞增殖，这个途径涉及到先天免疫系统和一种调节基因表达的蛋白质。这种增殖导致了发育中大脑皮层的某个区域神经元有50%的增加，大脑皮层负责思维、行动和其他的高级功能。
研究人员还报道，在胚胎发育早期暴露于细菌细胞壁的小白鼠，以后在记忆和认知功能的测量上表现低于平均值。研究人员发现了用氨苄青霉素治疗母体感染会导致类似的神经元增加的证据，氨苄青霉素杀死细菌并将细胞壁碎片送入血液。
Tuomanen说，研究结果提出了哪类抗生素应该用于治疗怀孕期间细菌感染的问题。“这项研究提示，像氨苄青霉素这种会引起细菌破裂并释放细胞壁的广泛应用抗生素可能会导致发育中大脑的改变，这种改变没有发生在像氯林可霉素这种抗生素治疗的小白鼠身上，氯林可霉素杀死细菌但不释放细胞壁，”她说，“需要进一步的研究来了解不同种类的抗菌素对怀孕结果的长期影响。”
通过对在实验室和小白鼠体内生长的细胞试验，研究人员展示了肺炎球菌细胞壁碎片是怎样结合蛋白质血小板激活因子受体(PAFr)，通过胎盘进入胎儿大脑。与其说这些细胞壁碎片引发炎症和细胞死亡，不如说在它们在数小时内启动了蛋白质FoxG1的表达。Foxg1是一种促使神经增殖的转录因子。增殖发生在怀孕早期，在一个被叫做脑室区的大脑区域深部。数天内，研究人员在变成大脑皮层的皮层板中记录到50%的神经元的增长。
研究人员同时发现，先天免疫系统的一个成分在促使增殖方面发挥了关键作用。一种叫toll-like受体2(TLR2)的蛋白质协助细胞识别和防御细菌。该项研究的证据提示TLR2和另一种相关蛋白质TLR6结合，引发对细菌细胞壁产生反应的增殖。没有TLR2，未成熟的胎儿神经元不发生增殖。研究人员还报道如果缺乏PAFr或TLR2， 胎鼠增殖不会发生，提示两种蛋白质在大脑对细菌细胞壁的反应中起作用。
“需要进一步的研究来了解细菌细胞壁信号是如何通过新确认的通道来诱发增殖的，这个通道连接先天免疫受体TLR2和转录因子Foxg1来驱动胎儿神经元的增殖，”Tuomanen说，“同样的机理或许可以引导新策略来修补或取代损失于疾病或损伤的神经元。”
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