Nat Commun：揭示未出生婴儿的大脑是如何发育的？

人类大脑皮层的切向生长是妊娠早期和妊娠中期的细胞增殖所驱动的，胎儿的生长一般会在妊娠中期达到顶峰。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Intrauterine growth and the tangential expansion of the human cerebral cortex in times of food scarcity and abundance”的研究报告中，来自蒙特利尔大学等机构的科学家们通过进行一项新型以人口为基础的研究揭示了母亲和胎儿的基因在婴儿大脑皮层发育中的关键作用；相关研究结果表明，与较高出生体重相关联的基因突变也与大脑皮层的快速生长有关。

然而，食物的丰富或匮乏似乎也会影响母亲和未出生婴儿机体的基因所发挥作用的程度；为此，研究者Daniel Vosberg等人通过联合研究分析了来自英国生物样本库（来自英国的生物医学数据库）中数千名成年人的出生体重、出生体重基因以及大脑磁共振成像（MRI）数据。分析结果表明，较高的出生体重与较大的大脑皮层尺寸（通过表面积测定）有关，此外，与出生体重相关的母亲和婴儿体内的基因突变也与大脑皮层表面有关，在婴儿中，与胰岛素作用相关的基因是决定性的，然而在母亲体内，在细胞水平上有利于毒素消除的基因突变往往发挥着重要作用。这两组基因突变在决定大脑皮层尺寸方面并不总是同样重要。

揭示未出生婴儿的大脑是如何发育的？

图片来源：Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45409-6

研究者Paus说道，通过比较出生年份数据及利用统计学模型和细胞相互作用分析，我们已经阐明了在妊娠期和婴儿期食物限制所发挥的重要作用；在1944年至1945年“荷兰冬季”期间遭受战时饥荒的人群中，母源性的解毒基因对于皮质生长的影响最大。这种特点似乎是代代相传的，因为这种关联在暴露过这种状况的人群的后代中也存在；在其它情况下，皮质生长主要与胎儿胰岛素作用相关的基因存在主要关联，分析结果表明，能抵消食物限制所产生的负面影响的基因（尤其是在细胞压力和免疫激活情况下）也是至关重要的。

研究者认为，在饥荒时期，当细胞正在繁殖时，发生错误的风险就要大得多，这或许就能解释为何在这种情况下，负责DNA修复的基因对于婴儿大脑的生长起着决定性的作用。随着科学家们对低出生体重和大脑生长发育之间关联更为深入的理解，以及营养不良作为中介因素的重要性，下一步研究人员将会进一步研究评估能在小婴儿出生后促进其皮质生长的最佳方法。如今研究人员将会很快启动一项试点项目来确定一种最佳的方法来自支持出生时低体重婴儿的最佳大脑发育。

综上，本文研究结果表明，研究人员所识别出的两组分子过程或能在不同程度上促进食物短缺或食物丰富时期婴儿机体大脑的早期皮质发育过程。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Vosberg, D.E., Jurisica, I., Pausova, Z. et al. Intrauterine growth and the tangential expansion of the human cerebral cortex in times of food scarcity and abundance. Nat Commun 15, 1205 (2024). doi：10.1038/s41467-024-45409-6