婴儿肠道微生物的昼夜节律

近日，德国慕尼黑工业大学微生物组专家Dirk Haller团队在《Cell Reports Medicine》期刊发表的一篇题为“Diurnal rhythmicity of infant fecal microbiota and metabolites: A randomized controlled interventional trial with infant formula”的文章发现：婴儿肠道微生物群也会随昼夜节律振荡，即使在体外培养也是如此。

报告称这种节律早在出生两周后就可以检测到，随着年龄的增长变得更加显著。这一发现来自一项随机对照试验，该试验还表明，饮食对婴儿微生物群组成和发育的影响比之前认为的要小。

研究人员使用一项随机对照试验比较了纯母乳喂养的婴儿和食用不同类型配方奶粉婴儿的微生物组发育情况。配方奶粉类型包括无添加配方奶粉、含有母乳来源细菌(双歧杆菌)的配方奶粉、含有模拟母乳糖的配方奶粉，或含有双歧杆菌和低聚半乳糖的配方奶粉。该试验总共包括210名婴儿。

为了纵向追踪婴儿的微生物组，研究小组在婴儿0.5个月、1个月、3个月、7个月、12个月以及部分婴儿24个月时对其粪便进行了采样。他们还记录了一天中收集粪便样本的时间。

研究人员发现，饮食对婴儿生长或微生物组差异几乎没有影响。虽然，不同婴儿的肠道微生物组存在差异，但所有婴儿的肠道微生物多样性都逐渐增加，在24个月时，纯母乳喂养组与配方奶粉喂养组已经没有明显的差异。当比较不同类型的配方奶粉时，他们发现，与含有双歧杆菌的配方奶粉相比，添加低聚半乳糖的婴儿配方奶粉在促进双歧杆菌持续水平方面更有效。

然而，在纯母乳喂养和配方奶粉喂养的婴儿之间，肠道代谢物有显著差异。两组婴儿肠道内的代谢物环境有很大不同，这可能对代谢启动和许多下游效应产生根本性影响。由此可见，母乳对婴儿肠道的新陈代谢有完全不同的作用。

图1 研究概要

研究人员还观察到不同微生物种类的丰度在24小时内有节律的波动。当他们把婴儿微生物组放在实验室里连续培养时，即使在没有外部光线或宿主信号的情况下，微生物也会出现相同的昼夜节律。虽然之前在成人微生物组中观察到昼夜节律，但这是研究人员首次观察到微生物能独立维持这些节律。

而该研究的局限性在于，与白天相比，夜间收集的粪便样本数量较少，并且随着年龄的增长而减少。这可能是由于父母不愿意在夜间采集粪便样本的结果，但这也表明较大婴儿对父母节奏的适应。无论如何，即使样本数量减少，统计模型也达到了显着性，强调了婴儿微生物群的不同分类群在生命早期阶段形成昼夜节律的有力发现。此外，相对于婴儿配方奶粉，母乳对细菌节律的明确贡献仍不清楚。由于母乳喂养被提倡为官方推荐的婴儿饮食，因此纯配方奶喂养婴儿的群体规模受到限制。此外解释细菌节律的内源性触发因素(例如生物钟基因)的机制仍然缺失，并将进一步研究。

总之，这项对照干预研究提供了令人信服的证据，证明发育中的婴儿肠道微生物群的昼夜节律受到饮食的影响。研究结果表明需要进一步分析细菌和代谢物的昼夜节律波动及其在促进婴儿营养益处中的功能作用。

原文链接：

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(24)00058-1#secsectitle0065