近日，研究人員發(fā)現了一種母嬰微生物群垂直傳播的新模式。從圍產期一直延續(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。相關研究近日發(fā)表于《細胞》雜志。

研究表明，這種水平基因轉移使母體微生物菌株能夠在其沒有持續(xù)轉移的情況下，影響嬰兒微生物組的功能。這項大規(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發(fā)育。

論文通訊作者、美國麻省理工學院和哈佛大學旗下博德研究所的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)現了腸道代謝物、細菌和母乳之間的聯系。這項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)育的獨特視角?！?/p>

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

圍產期是認知和免疫系統(tǒng)發(fā)育的關鍵窗口期，由母嬰腸道菌群及其代謝產物促進。然而，圍產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數據，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)現了大規(guī)?？蓜舆z傳因子的母嬰轉移，主要涉及與飲食相關的基因。研究人員還發(fā)現，嬰兒腸道代謝組的多樣性低于母親的代謝組，但具有數百種獨特的代謝物和微生物—代謝物關聯。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胞因子特征，與純母乳喂養(yǎng)的嬰兒不同。

“嬰兒腸道含有數千種獨特的代謝物，其中許多可能是由腸道細菌從母乳基質中修改而來的。其中許多代謝物可能會影響嬰兒免疫系統(tǒng)和認知發(fā)育。”該論文的共同第一作者Tommi Vatanen說，其與同事Karolina Jabbar共同參與了這項研究。

懷孕與類固醇化合物的增加有關，包括性激素衍生物和膽汁酸生物合成的中間產物，其中一些與糖耐量受損獨立相關。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)現了超過2500個嬰兒特有的代謝組特征。此外，他們還發(fā)現了許多嬰兒特有的細菌種類和糞便代謝物，包括神經遞質和免疫調節(jié)劑。

“我們驚訝地發(fā)現，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構有貢獻?！盭avier說，“我們還發(fā)現，前噬菌體（休眠的噬菌體，或駐留在細菌基因組上的病毒）有助于母體和嬰兒腸道微生物組之間可動遺傳因子交換。”

作者說，除了經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移來塑造嬰兒腸道微生物組。此外，嬰兒腸道中獨特的代謝組學特征和微生物—代謝物相互作用的識別，為進一步研究腸道微生物對嬰兒發(fā)育的貢獻提供了平臺。

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，他們計劃進一步探索細菌和代謝物之間的聯系，并利用體外分離的細菌，研究菌株特異性細菌代謝輸出。

“總的來說，該綜合分析擴展了腸道微生物組垂直傳播的概念，并為孕晚期及產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。”Xavier說。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.11.023

來源：《細胞》