近日，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種母嬰微生物群垂直傳播的新模式。從圍產(chǎn)期一直延續(xù)到出生后的幾周，母體腸道中的微生物與嬰兒腸道中的微生物共享基因。相關(guān)研究近日發(fā)表于《細(xì)胞》雜志。

研究表明，這種水平基因轉(zhuǎn)移使母體微生物菌株能夠在其沒有持續(xù)轉(zhuǎn)移的情況下，影響嬰兒微生物組的功能。這項(xiàng)大規(guī)模綜合分析，提供了一系列高分辨率的腸道定植動態(tài)快照，這些動態(tài)變化能影響嬰兒出生前和出生后的相關(guān)發(fā)育。

論文通訊作者、美國麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)旗下博德研究所的Ramnik Xavier說：“這是第一個描述母嬰微生物群之間可動遺傳因子的研究。我們的研究還首次整合了母親和嬰兒的腸道微生物組和代謝組資料，并發(fā)現(xiàn)了腸道代謝物、細(xì)菌和母乳之間的聯(lián)系。這項(xiàng)研究代表了在已知母親和飲食因素影響下，嬰兒腸道微生物群和代謝組共同發(fā)育的獨(dú)特視角?！?/p>

腸道細(xì)菌通過產(chǎn)生微生物代謝物來促進(jìn)免疫系統(tǒng)的成熟。嬰兒腸道微生物群的發(fā)育提出遵循可預(yù)測的模式，始于出生時母親腸道微生物的轉(zhuǎn)移。除了免疫系統(tǒng)成熟，微生物代謝產(chǎn)物也影響早期認(rèn)知發(fā)展。

圍產(chǎn)期是認(rèn)知和免疫系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)鍵窗口期，由母嬰腸道菌群及其代謝產(chǎn)物促進(jìn)。然而，圍產(chǎn)期微生物群和代謝組的共同發(fā)育，以及這一過程的決定因素尚不清楚。

為了解決這一知識鴻溝，Xavier和同事使用來自70對母嬰的縱向多組學(xué)數(shù)據(jù)，跟蹤了從懷孕晚期到嬰兒一歲的微生物群和代謝組的共同發(fā)育。他們發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模可動遺傳因子的母嬰轉(zhuǎn)移，主要涉及與飲食相關(guān)的基因。研究人員還發(fā)現(xiàn)，嬰兒腸道代謝組的多樣性低于母親的代謝組，但具有數(shù)百種獨(dú)特的代謝物和微生物—代謝物關(guān)聯(lián)。此外，接受常規(guī)但非廣泛水解配方奶粉的嬰兒的代謝組和血清細(xì)胞因子特征，與純母乳喂養(yǎng)的嬰兒不同。

“嬰兒腸道含有數(shù)千種獨(dú)特的代謝物，其中許多可能是由腸道細(xì)菌從母乳基質(zhì)中修改而來的。其中許多代謝物可能會影響嬰兒免疫系統(tǒng)和認(rèn)知發(fā)育?！痹撜撐牡墓餐谝蛔髡逿ommi Vatanen說，其與同事Karolina Jabbar共同參與了這項(xiàng)研究。

懷孕與類固醇化合物的增加有關(guān)，包括性激素衍生物和膽汁酸生物合成的中間產(chǎn)物，其中一些與糖耐量受損獨(dú)立相關(guān)。盡管嬰兒腸道代謝組的多樣性低于母親的代謝組，但研究人員發(fā)現(xiàn)了超過2500個嬰兒特有的代謝組特征。此外，他們還發(fā)現(xiàn)了許多嬰兒特有的細(xì)菌種類和糞便代謝物，包括神經(jīng)遞質(zhì)和免疫調(diào)節(jié)劑。

“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，在嬰兒中很少觀察到的母體腸道菌群對嬰兒腸道微生物組結(jié)構(gòu)有貢獻(xiàn)?！盭avier說，“我們還發(fā)現(xiàn)，前噬菌體（休眠的噬菌體，或駐留在細(xì)菌基因組上的病毒）有助于母體和嬰兒腸道微生物組之間可動遺傳因子交換?！?/p>

作者說，除了經(jīng)典的菌株和物種的垂直傳播外，母體微生物組可能通過水平基因轉(zhuǎn)移來塑造嬰兒腸道微生物組。此外，嬰兒腸道中獨(dú)特的代謝組學(xué)特征和微生物—代謝物相互作用的識別，為進(jìn)一步研究腸道微生物對嬰兒發(fā)育的貢獻(xiàn)提供了平臺。

此外，該研究的一個局限性是，研究人員沒有考慮懷孕和產(chǎn)后，母親的飲食和生活方式的變化，這可能會影響其微生物組和代謝組的變化。在未來的研究中，他們計(jì)劃進(jìn)一步探索細(xì)菌和代謝物之間的聯(lián)系，并利用體外分離的細(xì)菌，研究菌株特異性細(xì)菌代謝輸出。

“總的來說，該綜合分析擴(kuò)展了腸道微生物組垂直傳播的概念，并為孕晚期及產(chǎn)后初期的母嬰微生物組和代謝組的發(fā)展提供了新的見解?！盭avier說。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.11.023

來源：《細(xì)胞》