口服母亲肠道菌群可恢复剖宫产婴儿菌群失衡

  新生儿的菌群定植是影响其日后健康的关键过程，而正常定殖过程的最强力破坏因素之一是剖宫产。这种分娩方式有效地消除了肠道菌群从母亲到婴儿的自然垂直传播的可能性，从而导致了婴儿特别是在出生后六个月内肠道内微生物组发育的偏离。然而目前，全球范围内剖宫产的比例正在逐渐增加，在某些地区甚至影响可达50%。

  来自赫尔辛基大学医学院的Willem M. de Vos课题组在Cell杂志上发表的题为 Maternal Fecal Microbiota Transplantation in Cesarean-Born Infants Rapidly Restores Normal Gut Microbial Development: A Proof-of-Concept Study 的文章，研究人员通过令婴儿出生后口服母体粪便微生物移植物(fecal microbiota transplantation, FMT)，以评估这种方式否是可以恢复剖宫产足月婴儿受干扰的肠道菌群发育。

  对于剖宫产婴儿肠道菌群组定殖而言，最天然的接种物则是母体粪便。在这项研究中，研究人员从17名选择剖宫产分娩方式的母体中筛选出7名参与婴儿的产后FMT(即婴儿首次哺乳时通过口服方式接受母体粪便移植物)。在随后的随访中对婴儿的体征评估正常后，通过16S rRNA基因扩增子测序对婴儿的肠道菌群进行分析，并与母体进行比较。结果显示，接受FMT处理的婴儿样本中的菌群与母体菌群有很大差异，表明移植后微生物在婴儿肠道内的高度选择性生长。

  接下来，研究人员从阴道分娩和剖宫产分娩(未经FMT处理)婴儿中收集82个样本并分析其菌群组成。与未经FMT处理的剖宫产婴儿相比，FMT处理后的婴儿总体菌群发育与经阴道分娩的婴儿更相似。为了进一步详细阐明FMT处理婴儿的菌群发育状况，研究人员测试了阴道分娩婴儿与剖宫产分娩的处理和未处理婴儿之间的菌群差异。结果显示，与经阴道分娩的婴儿相比，剖宫产分娩婴儿的拟杆菌目(主要是拟杆菌属)和双歧杆菌目的丰度始终维持着显著较低的水平，而乳酸杆菌目，梭菌目和肠杆菌目的水平增加。而FMT处理后，最显著的效果是使拟杆菌目丰度快速正常化。值得注意的是，未经处理的剖宫产婴儿肠道内潜在的病原体如粪便肠球菌、肺炎克雷伯菌、流感嗜血杆菌、空肠弯曲菌和肠炎沙门氏菌等的总体相对丰度持续升高，而经FMT处理的婴儿中却无此情况。此外，未经处理的剖宫产婴儿相对于另外两族而言，其微生物多样性也趋于降低。

  图1 婴儿肠道菌群构成与分娩方式相关示意图

  1. 母体粪便微生物群在 CS 出生婴儿移植后表现出选择性生长

  由于FMT治疗婴儿的健康和发育正常，研究人员重点研究了他们的粪便微生物群，通过16S rRNA基因扩增子测序并与他们的母亲进行比较。出于程序和科学原因，研究人员使用分娩前3周产生的母亲新鲜粪便样本(样本编码为母亲A)来准备移植(样本编码为移植)，并将这些样本与分娩前几天捐赠的母亲样本(样本编码为母亲B)进行微生物群组成比较。正如预期的那样，在无监督的主坐标分析(PCoA)可视化中，这些母亲样本中的微生物群与婴儿样本的微生物群高度相似，但明显不同。胎粪样本中的微生物群与任何粪便样本中的微生物群同样不同。第2天后收集的婴儿样本在成分上相当相似。

  图2 婴儿与母体和移植样本微生物群的比较

  2. 剖腹产出生婴儿的微生物群发育与顺产婴儿相似

  研究人员在比较主要微生物群科和目的丰度时，他们发现与顺产婴儿相比，剖腹产出生的婴儿的拟杆菌门(主要是拟杆菌属)和双歧杆菌门的丰度始终明显较低，而乳酸杆菌门、梭菌门和肠杆菌门的丰度则增加。在FMT治疗的剖腹产出生婴儿中，情况并非如此(不包括使用益生菌乳酸杆菌的潜在影响)，FMT治疗最显着的效果是拟杆菌群丰度的快速正常化。事实上，在1周和3周时，剖腹产组的Bacteroidales丰度明显低于FMT组和顺产组(p≤0.001)。12周时，FMT组拟杆菌的丰度下降。FMT治疗的婴儿在出生后的前2天内双歧杆菌的丰度没有显著降低，之后的双歧杆菌水平与阴道出生的婴儿相当。与顺产组和FMT组相比，剖腹产组婴儿的梭状芽胞杆菌数量显著增加，特别是在第3周和第12周。除了优势分类群之间的差异外，在低丰度分类群中，各类群之间还存在着进一步的、大多是短暂的差异。FMT治疗改变了剖腹产出生婴儿的微生物群，使所有相关组的时间发育与阴道分娩婴儿相似。重要的是，潜在病原体屎肠球菌、粪肠球菌、阴沟肠杆菌、肺炎克雷伯菌、氧化克雷伯菌、流感嗜血杆菌、空肠弯曲杆菌和肠沙门氏菌的相对丰度在剖腹产组中持续升高，但在FMT治疗的剖腹产组中没有升高(图2B)。剖腹产组与FMT处理的剖腹产组在1周时病原菌丰度差异显著。

  图2 FMT治疗婴儿与未治疗的剖腹产和顺产婴儿相比，平均相对细菌丰度、多样性和丰富度

  3. 母体FMT而非阴道拭子恢复了剖腹产出生婴儿的微生物群

  该混合数据集的PCoA图显示，微生物群组成根据出生方式明显聚集(图3)。证实并扩展了早期的观察结果，FMT治疗的cs出生婴儿的微生物群与阴道出生婴儿的微生物群在2天至3个月之间聚集。值得注意的是，如前所述，经阴道拭子处理的婴儿样本与未经处理的剖腹产出生的婴儿(2天、7天、4周)聚集在一起，或者与任何其他样本(2 - 3周)都不相似。这一结果非常普遍，与采集样本的国家、益生菌的使用、母乳喂养或配方奶喂养或CS类型(紧急或选择性)无关。

  图3 新生成的样本与公开的婴儿微生物群数据集的比较

  总体而言，这是一项概念验证(proof-of-concept)的先导研究，研究人员通过将母体粪便菌群以口服方式传递给婴儿，以纠正在剖宫产分娩婴儿中常见的肠道菌群失衡情况。尽管这一治疗方式仍需要进行后续监测，但是现阶段观察结果显然是值得期待的，即7名接受治疗的婴儿均未出现并发症，FMT恢复了类似于阴道分娩婴儿的菌群发育情况。重要的是，FMT纠正了剖宫产婴儿中普遍存在的拟杆菌持续缺乏，以及双歧杆菌发育延迟的特征，并且缓解了潜在机会性病原体(例如肠球菌，肠杆菌和克雷伯菌属)水平增加的情况。

  儿童的免疫系统相关疾病以及代谢性疾病在全球范围内的发病率正在上升，并且是重大的公共卫生负担。尽管因果关系仍有待证明，但许多此类慢性疾病与剖宫产的分娩方式相关，可能至少部分是由于婴儿所暴露的异常微生物群信号引起的。肠道菌群与宿主不断相互作用，向宿主发出信号并影响代谢和免疫功能。尤其是在免疫系统形成的早期阶段，微生物信号被认为特别重要。因此，在剖宫产婴儿中成功恢复正常的垂直菌群转移以及随后菌群发育可能会对这些婴儿的长期健康产生广泛的影响。

  原文链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31089-8