文章梗概

近日，中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙院士、重庆大学附属三峡医院印明柱教授、重庆市畜牧科学院刘作华研究员及中国科学院亚热带农业生态研究所王乐莅副研究员等团队，在微生物组与多组学领域国际权威期刊iMeta在线发表题为“Maternal microbiota shapes brain and neuroendocrine development in piglets”的研究论文。该研究利用无菌荣昌猪及母源微生物移植模型，结合单核转录组、空间转录组和代谢组等多组学技术，构建了覆盖多个脑区和神经内分泌系统的高分辨率细胞图谱，系统解析了母源微生物暴露与仔猪神经元发育、神经元—胶质细胞通讯及下丘脑—垂体—肾上腺轴（HPA轴）应激调控之间的密切关联，并发现其伴随肠道代谢和免疫相关程序的改变。本研究不仅为阐释“母源微生物—子代发育互作”这一科学问题提供了重要的大动物证据，也为生猪健康繁育和人类神经精神疾病相关转化研究提供了重要资源与证据。真迈生物SURFSeq 5000平台为该研究提供了高质量的单核转录组测序(snRNA-seq)支持，助力多个脑区与神经内分泌系统高分辨率细胞图谱的构建。

背景介绍

生命早期母源微生物暴露对子代长期生理健康的影响深远，而这一领域的研究长期受制于模型选择。啮齿类动物研究虽已证实母源微生物参与胎儿神经发育，但其大脑在解剖结构、白质占比与发育时序上与人类差异显著，诸多结论难以直接向临床转化。相比之下，猪脑在脑回结构、白质占比及下丘脑等关键脑区的基因表达模式上与人类高度相似，因而被视为神经发育与肠—脑互作研究的理想大动物模型。然而，无菌大动物模型的构建难度极高，相关系统性研究仍十分匮乏。

*以下为该研究成果解读

成果解读

● 多器官细胞图谱构建：基于单核转录组、空间转录组、肠道转录组及代谢组技术，首次构建了涵盖5个脑区、HPA轴的猪多器官细胞图谱；

● 神经发育重塑：母源微生物移植(MMT)与神经元成熟相关程序及胶质细胞转录状态的脑区特异性重塑有关，伴随神经元—胶质细胞通讯网络变化及血浆谷氨酸、谷氨酰胺水平升高；

● 神经内分泌与肠道调控：MMT重塑HPA轴应激反应与免疫程序，伴随血浆皮质醇降低，并出现节段特异性的肠道及色氨酸相关代谢改变；

● 跨物种遗传关联：整合猪脑细胞分子特征与人类大规模GWAS数据集，证实猪体内受母源微生物调控的脑细胞类群，富集与人类认知、神经精神及睡眠相关疾病关联的遗传信号。

图1 跨器官多组学解析母源微生物对仔猪脑及肠—脑轴发育的调控机制

该研究以大型哺乳动物为模型框架，在细胞层面系统绘制了母源微生物群与发育中大脑、HPA轴及肠道之间的协调图谱。研究表明，母源微生物暴露的影响并非局限于某一细胞类型或脑区，而是通过神经元成熟程序、神经元—胶质细胞通讯、应激转录网络与肠道代谢物的协同重塑，在生命早期深度参与神经内分泌发育的调控过程。本研究填补了无菌大动物模型中母源微生物信号如何跨脑区、跨器官影响发育轨迹的研究空白，使猪从解剖学层面的转化模型升级为可解析微生物—脑互作细胞机制的功能平台，同时为人类认知与神经精神相关遗传信号在微生物响应性细胞群中的富集提供了可验证的研究框架。

参考文献

Wang LL, Yan C, Li L, Deng YK, Shao H, Long K, et al. Maternal microbiota shapes brain and neuroendocrine development in piglets. iMeta. 2026, 5(5):e70182.