婴儿肠道微生物群：基因、环境如何影响哮喘与过敏易感性

2025年3月，加拿大金斯顿女王大学的Sara A. Stickley团队在期刊《Journal of Allergy and Clinical Immunology》在线发表的题为“Gene-by-environment interactions modulate the infant gut microbiota in asthma and atopy”的研究性文章，本文章旨在探究宿主基因组与早期环境暴露对婴儿肠道菌群及哮喘 / 过敏的影响。

1. 特定肠道菌群与儿童哮喘/过敏的显著关联

Clostridium sensu stricto sp.4在3月龄时丰度升高与食物过敏（P=2.1×10⁻³）、哮喘（P=9.1×10⁻³）和特应性皮炎（P=5.7×10⁻³）显著相关，且在男性中关联更强。Enterobacter cloacae和Megasphaera micronuciformis分别与过敏原敏感性和呼吸道症状相关。Blautia obeum丰度与过敏风险降低相关，其关联基因位点邻近MARCO（巨噬细胞胶原受体基因，P=9.4×10⁻¹¹），该基因参与肺部免疫防御。Fusicatenibacter sp.3和Agathobacter sp.6与特应性皮炎风险降低相关。

2. 基因-环境互作（G×E）的核心作用

SMAD2（调控TGF-β信号通路）的变异与母乳喂养时长交互作用，影响“绿色微生物簇”（富含链球菌属），显著关联哮喘风险（P=8.3×10⁻¹⁰）。这一发现解释了母乳喂养保护效应的个体差异，提示遗传背景可能改变喂养方式的效果。

其他G×E案例：家庭吸烟暴露下，MIR297基因附近的SNP与Clostridium丰度升高相关（P=5.6×10⁻⁹）。冬季出生的婴儿中，IL20RB基因变异与“洋红色菌群簇”（缓解喘息）的关联（P=4.7×10⁻¹⁰）。

3. 肠道菌群网络的疾病预测价值

3月龄时“棕色簇”（富含Clostridium和Enterobacteriaceae）与哮喘风险升高相关（P=3.6×10⁻⁴）。1岁时的“绿色簇”和“红色簇”分别关联哮喘和喘息，而“橙色簇”和“紫色簇”具有保护作用。这些菌群网络可能通过代谢物（如短链脂肪酸）调节免疫平衡，影响Th1/Th2反应。

4. 性别特异性菌群与疾病风险差异

在男性中，Veillonella atypica（产丙酸菌）丰度与过敏相关，可能与雄性激素调控的免疫应答有关。LILRB4基因附近的SNP与“粉色簇”（哮喘相关）关联（P=4.8×10⁻⁹）。在女性中，富含Megasphaera micronuciformis的“鲑鱼色簇”与湿疹症状缓解相关，或与雌激素介导的免疫调节有关，性别差异或解释儿童哮喘/过敏的流行病学特征（如男孩早期风险更高）。

5. 方法学创新与临床潜力

结合微生物组（16S rRNA）、全基因组关联分析（GWAS）和G×E交互模型，首次在婴儿中系统解析菌群-基因-环境的三角关系。早期干预靶点为针对高风险基因型婴儿（如SMAD2变异），优化母乳喂养或补充益生菌（如Blautia obeum），通过菌群监测预测过敏风险，实现个性化预防。

结论

该研究揭示了生命早期肠道微生物群与儿童哮喘和过敏的新关联，包括特定 ASV 丰度变化、微生物网络集群以及性别特异性差异，这些差异部分解释了儿童哮喘和过敏的性别分布差异。同时，研究证实宿主基因组及其与早期生活暴露的相互作用，对肠道微生物群及哮喘和过敏易感性有重要影响。这表明宿主基因组和早期生活暴露共同塑造了婴儿肠道微生物群，进而调节儿童疾病风险。未来，深入理解宿主基因组、环境暴露和早期肠道微生物群失调在儿童疾病中的相互作用，将有助于识别早期疾病生物标志物、制定预防策略和确定治疗靶点。然而，该研究也存在一定局限性，如仅在两个时间点分析肠道微生物群，未来需更频繁的纵向样本采集以更好地捕捉其动态变化；16S 标记基因测序分辨率有限，需更高分辨率的宏基因组测序验证结果等。

参考文献: Stickley S A, Fang Z Y, Ambalavanan A, et al. Gene-by-environment interactions modulate the infant gut microbiota in asthma and atopy[J]. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2025. DOI：10.1016/j.jaci.2025.03.018.