母体宫内环境对新生儿肠道菌群的影响

  母体的宫内环境会直接影响胎儿和胎盘的生长，胎儿生长受限(FGR)通常是指受各种母体，胎儿和胎盘条件影响的个体的生长潜力受限。FGR发生在高达10%的妊娠中，是婴儿发病和死亡的主要原因。此外，FGR可能对终身健康产生不利影响，包括长期神经损伤，认知和学习障碍。最近，新兴研究证明，肠道细菌和代谢物在肠道-全身代谢相互作用中起着不可忽视的作用，研究表明，宿主遗传学、产前环境和分娩方式可以在出生时塑造微生物组。双胞胎具有高度的遗传和环境相似性，是解开遗传和环境因素对塑造肠道微生物群的影响的极好模型。

  近期中国科学院北京生命科学研究院赵方清教授近期发表在Gut上的一篇论文表明宫内环境和遗传学都塑造了新生儿微生物群落，不利的宫内环境减少了可遗传类群的定植。选择性FGR双胞胎新生儿的肠道菌群失调和粪便代谢改变的特征是肠球菌丰度降低以及蛋氨酸和半胱氨酸水平下调。与选择性FGR相关的不良宫内环境因素对婴儿的神经行为发育有长期影响。

  在这项研究中，中国北京大学第三医院向母亲征求知情同意。纳入标准包括来自MCDA和DCDA双胎妊娠的两名活新生儿，剖腹产和同意在出生后接受随访。作者收集了从出生后几天第一次肠道分泌物到分泌物的粪便样本，然后将它们用于16S核糖体RNA测序，代谢组学和宏基因组测序。对16个粪便样本进行rRNA测序，以鉴定早期生命的微生物群扰动。对出生后立即对218份粪便样本进行了非靶向代谢组学研究，以调查遗传和环境因素对新生儿肠道微生物代谢的影响。

  这项研究招募了双胞胎新生儿，他们根据绒毛膜和胎儿出生体重的不一致进行分组。从第一次肠道分泌物(胎粪)开始收集粪便样本，每天收集，直到婴儿从新生儿科或产科病房出院。每个婴儿在出生后至少3天都有粪便样本。取样按照先前的方案进行。使用无菌塑料勺子对大约1-1.5g粪便样品进行取样，然后在严格的无菌条件下放入无菌管中。收集时立即将所有标本冷冻在-20°C下，然后运输并在-80°C下储存，直到提取DNA和宏基因组和代谢组学分析。

  为了确定由于遗传和环境影响对肠道微生物群的组成和功能造成的变异量，采用了基于双胞胎的ACE模型来测量由遗传因素塑造的特定分类群的遗传力。ACE 模型通过比较单卵双胞胎对与异卵双胞胎对的性状变异性，估计与加性遗传和共同/共享或独特环境因素相关的感兴趣性状的变异。选择分娩后第一天的样品子集进行宏基因组测序，双胞胎新生儿的DNA量超过0.2μg，研究了不良宫内环境引起的绒毛膜性和FGR是否会影响生命早期的微生物群落，并观察到DCDA-C组肠道微生物群的α多样性显着高于MCDA-C组。

  为了评估宫内环境和遗传因素如何影响特定的细菌分类群，将双胞胎数据分为两组，出生体重一致的双胞胎和出生体重不一致的双胞胎。当不良宫内因素出现时，遗传和常见环境因素对微生物群的影响减弱。

  流行病学研究表明，宿主遗传学、产前环境(包括母体内科疾病)和胎盘异常或这些因素的组合可以在出生时塑造新生儿微生物群。除胎儿和遗传因素外，大多数FGR通常在由母胎界面慢性缺氧引起的不良宫内环境中发展。作者证明了宫内环境是新生儿微生物群落比遗传学更重要的驱动因素，并且选择性FGR中的生态失调微生物群对身体和神经认知发育有长期影响。选择性FGR在不良宫内环境中新生儿的肠道菌群失调和粪便代谢改变，并探讨了它们对短期微生物组失调和长期神经行为发展的可能影响。肠球菌和不动杆菌丰度的降低可能会下调蛋氨酸和半胱氨酸水平，从而导致过度氧化应激和低水平的代谢。这些发现为与不良宫内环境相关的早期生活中的肠道破坏和代谢特征紊乱提供了新的见解，这无疑将提高我们对早期生命微生物定植潜在机制的理解，并有助于改善不良结果和抑制与生命后期相关的代谢疾病通过靶向肠道微生物群和相关代谢物。