新生兒初始菌群源自孕期健康

近年來,研究人員發現人類生命活動早期的菌群構成不僅對新生兒的生理髮育至關重要,也對他們未來的健康產生非常重要的影響。異常菌群可以通過引起免疫和代謝系統紊亂導致新生兒疾病,同時也會增大兒童和成年時患相關疾病的概率。

新生兒初始菌群源自孕期健康

doi: 10.1136/gutjnl-2018-315988

本文轉載自「北京生命科學研究院」。

新生兒菌群異常會通過分娩(自然分娩或剖宮產)、餵養(母乳或配方奶)、抗生素攝入、飲食和環境暴露等引起。流行病學調查數據顯示這些因素與多種疾病之間存在明確的相關性。比如,剖宮產與自然分娩的新生兒相比,菌群差異顯著。因前者缺少了母親生殖道中的某些微生物組分,所以剖宮產新生兒通常免疫力較弱,且患肥胖、過敏和哮喘等慢性疾病的風險增加。有臨床試驗甚至嘗試通過移植生殖道菌群的方法恢復這些組分,希望能夠使剖宮產新生兒獲得來自母親生殖道的菌群。

長期以來,人們普遍認為宮腔是一個無菌的環境,只有當新生兒出生時才首次接觸微生物。所以之前幾乎所有的知識和臨床干預操作都是建立在分娩或出生後獲得菌群的理論基礎之上,對新生兒最初的菌群定植以及孕期和產前菌群結構的影響因素,目前仍然有許多的未解之謎。實際上,人們還不能確定人體微生物何時開始以及如何開始。新生兒第一次接觸微生物發生在分娩之前還是出生以後?孕期健康能否改變母親的微生物群並傳遞給嬰兒?

日前,中國科學院北京生命科學研究院趙方慶課題組在國際學術期刊Gut上發表了題為Dysbiosis of maternal and neonatal microbiota associated with gestational diabetes mellitus 的研究論文,介紹了他們研究新生兒初始菌群定植和變化的最新成果,在揭示孕期健康對孕嬰微生物組的塑造作用方面取得重要進展。

研究人員經過兩年半的時間從486個孕婦和新生兒的多個身體位點收集了上千例樣本。入選的新生兒大多為剖宮產,樣本類型包括羊水、口腔、咽喉和腸道,除腸道外均采自剛分娩數秒時間內,避免了分娩時受到產婦生殖道微生物的污染以及出生後細菌的快速增殖,因此能夠反映新生兒出生前在宮腔內的菌群定植情況。其中特別是深處於新生兒體內的咽喉位點,在剖宮產過程中不會接觸到外界環境,所以可以完全排除產婦和周邊菌群的干擾。基於16S rRNA基因的深度測序和分析,研究人員從新生兒所有的樣本類型中都檢測到了門類豐富的細菌,其多樣性超過孕婦陰道菌群,有的樣本類型甚至接近孕婦口腔和腸道,並且樣本類型之間在菌群聚類時形成了明顯不同的簇。這些證據表明新生兒最初的菌群定植遠早於先前的假設,而是在宮腔內已發生並出現了原始的位點特異性群落分化(圖)。

為了進一步探索母體對新生兒菌群的貢獻,研究人員以妊娠期糖尿病作為病例,揭示孕期健康導致的微生物擾動對新生兒菌群的影響。結果觀察到母親患有妊娠期糖尿病的新生兒,其微生物群落組成發生了明顯改變,而且在患病組樣本間呈現出趨同發展的特徵。不僅如此,無論是菌屬豐度還是相關性,許多細菌在新生兒和孕婦多位點間的變化趨勢高度一致,說明妊娠期糖尿病可能在孕期塑造了相似的孕嬰菌群結構,當然也可能是發生了改變的孕婦菌群垂直傳播給了後代。

通過對新生兒腸道樣本進行宏基因組測序,研究人員還發現與妊娠期糖尿病相關的新生兒菌群發生改變,進而導致了腸道微生物代謝潛力的降低以及病毒檢出率的提高,因此妊娠期糖尿病可能會對新生兒健康產生風險。

該研究證明了新生兒在出生前就已經獲得了微生物「種子」,定植的菌群已出現較原始的位點特異性分化。盡管人們尚不清楚它們從母體到胎兒的傳遞途徑,但這些發現將有助於更好地理解人體微生物的起源以及孕婦菌群對胎兒健康的影響。

這項研究展示了另外一種潛在的遺傳形式——菌群遺傳,讓我們認識了孕期健康對新生兒生命活動初期菌群形態建成的貢獻,強調了解孕嬰菌群的重要性,並提供了一種有前景的思路,即通過母體干預來調節初始菌群定植以及微生物之間的相互作用,以降低孕期疾病導致不良妊娠結局的風險。

北京生科院副研究員王金鋒、博士史文聿和溫州市人民醫院婦產科實驗室主任鄭加永為論文的共同第一作者,趙方慶為通訊作者。研究得到了國家自然科學基金優秀青年項目及面上項目、國家重點研發計劃、中科院重點部署項目(微生物組計劃)的資助。

原題:北京生科院揭示孕期健康可以塑造新生兒初始菌群

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