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母亲和新生儿微生物群体异常与妊娠期糖尿病相关
点击次数:134 发布时间:2018-07-04

近年来,研究人员发现新生儿在母体环境中并不是无菌的,且生命活动早期的菌群构成对新生儿的生理发育和未来的健康会产生非常重要的影响,目前已经发现,有一系列的疾病都与菌群有密切。新生儿菌群异常会引起一系列代谢紊乱和免疫相关的疾病,如过敏、哮喘、肥胖等,并且也会增大儿童和成年时患相关疾病的风险。但新生儿最初的菌群定值以及孕期和产前菌群结构的影响因素仍然是未解之谜,本文作者为中国科学院北京生命科学研究院赵方庆课题组,他们对新生儿是什么时候第一次接触微生物,和孕期的健康是否会影响新生儿的菌群结构进行了研究,详细介绍了他们对新生儿初始菌群定植和变化研究的最近成果,发现了孕期的健康对新生儿的菌群结构具有重要的影响。

 

 

本研究选用了大量孕妇和新生儿样本进行16S测序,并对50个胎便样本进行宏基因组(meta)测序,对这些样本进行生物信息学分析,结果发现新生儿与孕妇,及不同部位间的群落结构均有差异。此外作者还发现妊娠期糖尿病(Gestational diabetes mellitus , GDM)可影响孕妇和新生儿的菌群组成,无论是菌属丰度还是相关性,许多细菌在新生儿和孕妇多位点间的变化趋势高度一致,说明GDM可能在孕期塑造了相似的孕婴菌群结构,当然也可能是发生了改变的孕妇菌群垂直传播给了后代。通过宏基因组测序,研究人员还发现与GDM相关的新生儿菌群发生了改变,进而导致了肠道微生物代谢潜力的降低以及病毒检出率的提高,因此GDM可能会对新生儿健康造成一定影响。  

 

文献ID

题目:Dysbiosis of maternal and neonatal microbiota associated with gestational diabetes mellitus

译名:母亲和新生儿微生物群体异常与妊娠期糖尿病相关

期刊:Gut

年份:2018年5月        IF=16.658

通讯作者:赵方庆

通讯单位:中国科学院北京生命科学研究院

 

 

材料与方法

实验设计

从486个中国孕妇和140个出生数秒内的新生儿中取样,共取样1062份样本。其中孕妇样本类型分别为:唾液、阴道拭子、粪便,新生儿的样本类型为:唾液、咽部抽取物、羊水和胎便。

对1012份样本进行16S扩增子测序,50份胎便样本进行宏基因组测序。

 

测序区域及平台

16S rDNA测序 V3-V4区,Hiseq 2500

宏基因组测序,Hiseq2500

 

 

研究成果

1、 孕妇患妊娠糖尿病(GDM)后的微生物变化

对孕妇的口腔、肠道和阴道微生物群进行了分析,发现患有GDM的孕妇不同的身体部位菌群结构差异性降低,其中口腔中的微生物改变最大。分析某些微生物与口服糖耐量实验(OGTT)的关系,发现这些微生物与血糖浓度呈现高度相关。

图1  A、患有GDM的孕妇不同身体部位共有OTU比例降低。B、患有GDM的孕妇Bray-curtis距离缩短。C-E、孕妇口腔、粪便、阴道微生物多样性比较。F-H、GDM+与GDM-具有显著的微生物差异。 I-K、某些微生物与血糖浓度有相关性

 

 

2、 新生儿出生时微生物的定植及身体部位特异性

新生儿和母亲相比,虽然不同身体部位的菌群结构特异性不如母亲明显,但仍然能观察到具有特异性,并且其多样性超过孕妇阴道菌群,有些样本类型甚至接近孕妇的口腔和肠道的微生物多样性。在菌群聚类时,同样类型的菌群样本聚类在一起,形成明显不同的簇,表明新生儿初始菌群的定植发生在出生前,在子宫内就已经出现了位点特异性的群落分化。

图2  A、母亲与新生儿都具有身体部位微生物位点特异性。B、同一身体部位微生物Bray-curtis距离小于不同身体部位。C、新生儿与母亲样本间Bray-curtis距离。 D、新生儿与目前微生物多样性比较。E、新生儿咽部抽取物、肠道、羊水微生物群的分类分析。

 

 

3、 新生儿微生物群与妊娠糖尿病(GDM)相关

为了进一步研究母亲孕期健康对新生儿菌群的影响,以GDM病例为研究对象,发现患有妊娠期糖尿病的母亲分娩的新生儿,其微生物群落结构发生了明显改变,各个患病病理组样本间出现趋同发展,不仅如此,许多细菌在新生儿和孕妇多位点间的菌属丰度和相关性变化趋势高度一致,并且某些菌的多样性和OGTT实验呈强相关关系。说明了妊娠期糖尿病可能在孕期塑造了相似的孕婴菌群结构,当然也有可能是发生了改变的微生物群直接从孕妇传播给了后代。

图3  A、新生儿微生物之间的细菌群落差异。B-D、GDM+与GDM-孕妇出生的新生儿羊水、咽部、肠道微生物差异。E-G、羊水、咽部、肠道占优势的微生物种类。H-J、某些微生物丰度与OTGG值相关。

 

 

4、 与妊娠糖尿病(GDM)相关的肠道微生物和功能改变

通过对48个(2个测序失败)新生儿肠道样本进行宏基因组测序分析,发现患有妊娠期糖尿病的孕妇分娩的新生儿肠道微生物菌群发生改变,从而导致了该新生儿肠道微生物代谢能力的降低,并造成了病毒检出率增高,因此可以证明妊娠期糖尿病可能会对新生儿健康产生不利影响。

图4  A、GDM+与GDM-组新生儿微生物KEGG均匀度差别。B、GDM+与GDM-组新生儿KO数量。C-D、病毒丰富性和均匀性分布。E-F、疱疹病毒和痘病毒的相对丰度。G-H、粪便中流行的乳头状病毒和乳头状瘤病毒。I-J、大肠杆菌和乳酸杆菌在GDM +和GDM-之间的显著区别。

 

 

研究结论

  • 新生儿出生前就出现了微生物的定植,并且出现的定植具有身体位点特异性。

  • 孕妇的身体健康会影响自身与新生儿的菌群结构。

 

亮点

  • 选取的样本几乎全部为剖宫产新生儿,并且均为出生数秒内取样,避免了分娩时受到产妇生殖道微生物的污染以及出生后细菌的快速增殖。

  • 选取了不同身体位点的样本,发现了新生儿体内定植的菌群已经出现了较原始的位点特异性分化。

 

 

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