天然益生菌存在于出生后不久的肠道

在《自然微生物学》最近的一项研究中，研究人员使用大规模粪便宏基因组学对1288名英国新生儿的肠道微生物组进行了表征。

背景

人类肠道微生物定植始于出生，并受环境和母体因素的影响。英国婴儿生物群落研究(BBS)发现，剖宫产和新生儿暴露于抗生素后，母体的原发性肠道定植菌转移发生改变，使新生儿肠道微生物暴露于抗生素耐药生物。

该研究暗示了人类肠道微生物组组装中的“优先效应”，即在初级生物演替过程中，初始定植物种的到达顺序会影响微生物组组装。然而，由于缺乏纵向、高分辨率的人类肠道微生物组数据，关于新生儿肠道微生物组优先效应的研究有限。

关于研究

在本研究中，研究人员调查了微生物优先级对新生儿肠道微生物群(NGM)的影响。他们在第二阶段(BBS2)将BBS研究的第一阶段(BBS1)队列增加了688名新生儿，几乎将抽样工作增加了一倍。

研究对象包括健康的足月新生儿。父母在婴儿出生后的前三周(第4天、第1周和第3周)和婴儿期后期在家中收集粪便样本。研究人员在医院获得了产妇分娩前后的粪便样本。当他们收集粪便样本时，母亲们填写了一份关于她们的饮食习惯和抗生素暴露情况的简短表格。利用基因组分类数据库(GTDB)对样品进行全基因组测序。

研究人员检查了三个BBS2亚组:183个新生儿母亲组(占研究参与者的14%)，359个新生儿期样本(28%)，302个新生儿和婴儿样本(23%)。在1904个BBS新生儿肠道宏基因组中围绕介质划分(PAM)聚类确定了在整个新生儿时期驱动肠道微生物群落结构的关键定植菌。Dirichlet多项式混合(DMM)方法验证了结果。

研究人员使用1249个高质量分离株(N = 133)和来自相关群落状态样本的宏基因组组装基因组来鉴定NGM群落状态之间的功能差异。多变量固定效应logistic回归确定了校正优势比(AOR)，控制了潜在的混杂因素。敏感性分析显示，与NGM群落状态相关的特征在第1周至第3周之间发生变化。

研究人员通过口服灌胃和每天暴露于饮用水中的2 ' -聚焦乳糖(2 ' - fl)，创造了野生型C57BL/6N小鼠的单定植非生物系。他们获得小鼠粪便样本进行菌落计数，定量聚合酶链反应(qPCR)确定绝对细菌载量。研究人员让小鼠感染了机会致病菌，即粪肠杆菌或催产素。

结果

该团队将NGM分为三个州。每个州都有一种特定的微生物。宿主和临床变量如母亲年龄、胎次和种族调节这些状态。亚洲母亲比白人母亲更容易患BB (AOR, 2.1)，但不太可能含有EF (AOR, 0.6)。粪芽孢杆菌优势的群落状态表现出随机的微生物组组装和持续升高的病原体负担。

相比之下，双歧杆菌主导的群落状态，即长双歧杆菌和短双歧杆菌，显示出稳定的微生物组组合，具有长期的微生物定植抗性，可能是由于特定菌株对富含母乳的新生儿饮食的功能适应。DMM和PAM方法在群落状态分配和核心微生物组成方面的结果一致。社区状态在所有抽样期间都出现在BBS参与者中。研究结果表明，短芽孢杆菌、长芽孢杆菌和粪芽孢杆菌在新生儿的早期生活中占主导地位。

长芽孢杆菌和粪芽孢杆菌表现出较高的微生物多样性，而其他中等数量的物种与驱动种共存。粪肠球菌群落状态的发展与剖宫产和分娩期间接受产时抗生素独立相关。短双歧杆菌是唯一受宿主特征影响但不受临床因素影响的群落状态。短芽孢杆菌基因组具有代谢最普遍的HMO成分2′-FL所需的酶，这种酶在BL中很少见(5.0%)，在粪肠杆菌中缺乏。

研究发现，新生儿的肠道微生物群分为三个群落状态，每个群落状态都由一种特定的微生物物种主导。研究小组发现了短双歧杆菌，即长双歧杆菌。和粪肠球菌是各州的分类驱动因子。

与人类观察结果一致，在小鼠模型中，短双歧杆菌表现出对病原体定植的优先抗性，强调了双歧杆菌作为主要肠道定植菌在影响生命早期微生物组组织和功能方面的重要性。主要定植物种的演替影响新生儿肠道微生物群的形成，产前和围产期变量也是如此。

该研究为婴儿介入研究和下一代治疗提供了一种合理的物种选择策略。