Cell Host & Micro：有意思！个体出生的头5年里机体中的肠道菌群是如何发展的？

2021年4月8日 讯 /生物谷BIOON/ --女性在正常怀孕期间，新生儿在子宫内被认为处于无菌状态，但在分娩时其会从母亲和环境中获得细菌，肠道菌群的生态演替是婴儿期的一个动态过程，但在个体处于儿童期时趋于稳定，出生方式、饮食（母乳或配方奶）、抗生素的使用以及宿主因素都是肠道菌群最初“播种”和发展的主要促成因素，而且还与个体后期机体的健康密切相关，然而目前研究人员并不清楚这些因素在多大程度上会促进成年后机体肠道菌群的发育，有研究人员，优先效应（priority effects）或会对群落的结构和功能产生长期影响，优先效应，即物种在演替过程中出现在肠道菌群中的顺序。

图片来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1931312821001001?via%3Dihub

肠道菌群在个体出生时就已经被建立了，然而不同的细菌是通过怎样的演替方式进入到机体肠道菌群的，至今科学家们仍然并不清楚；近日，一篇发表在国际杂志Cell Host & Microbe上题为“Developmental trajectory of the healthy human gut microbiota during the first 5 years of life”的研究报告中，来自哥德堡大学等机构的科学家们就通过研究发现，人类机体的肠道菌群在其5岁时就基本能够达到成年人机体的组成了，但重要的差异仍然会存在；一些与人类健康相关的细菌群落是在儿童时期晚期所获得的，到5岁时其并未达到成年时的水平或数量。

研究人员希望强调肠道菌群在儿童时期仍然会继续发育，而本文研究结果强调了微生物群落或许在早期建立过程中对干扰尤其敏感，而这对于个体后期的健康状况会产生深远的影响。此前研究结果表明，个体机体的微生物菌群在其出生2-3年后就开始稳定下来，而且类似于成年人机体的组成；但研究人员并不清楚个体在婴儿期后机体的肠道菌群是如何发展的，尤其是，不同的细菌是以什么样的先后顺序被纳入到肠道菌群中的。

研究者Josefine Roswall表示，长期以来科学家们一直关注婴儿期机体的肠道微生物组，其对肠道微生物组和其它生理和生物学过程而言都是一个非常重要的发展时期；然而，科学家们并不是非常清楚个体在出生后几年里肠道微生物组是如何进行发育的。为了解决这一研究空白，本文中，科学家们对来自瑞典从出生至5岁的471名儿童进行追踪分析，他们使用16SrRNA基因测序技术分析了参与者在出生四个月、1年、3年和5年时收集的粪便中的微生物，随后将这些儿童机体的微生物群落与其母亲以及瑞典成年人机体的微生物群落进行对比研究。

图片来源：Josefine Roswal，et al. Cell Host & Microbe (2021) doi：10.1016/j.chom.2021.02.021

微生物菌群组成的最大变化发生在个体出生后4个月至12月大的时候，成年人机体中常见的细菌似乎会在儿童开始摄入固体食物时才会出现，在出生后5年的时间里，不同种类的微生物会遵循4种主要的定植轨迹，在出生后的不同时间点开始数量增加并随后趋于稳定；有意思的是，科学家们发现，一小部分5岁大的儿童机体的微生物菌群相比于他们的年龄而言是成熟的，而一些成年人机体的微生物菌群并没有比其预期年龄要成熟。成年人机体肠道微生物中占据主导地位的多种细菌都是在个体3岁时开始建立的，研究人员发现了多个不太丰富的细菌和古细菌属，其丰度在个体5岁之前一直都在增加。

研究者发现，5岁的儿童往往缺乏成年人水平的微生物群落丰度，包括细菌属甲烷短杆菌(Methanobrevibacter)和细菌家族克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)细菌，相比之下，细菌活泼瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus）在成年人机体中的丰度要低于5岁的儿童。较低丰度和较高比例的活泼瘤胃球菌都被反复证实与人类代谢性疾病、肥胖、心血管疾病和炎性肠病发生有关，增加甲烷短杆菌和特定的克里斯滕森菌科成员的丰度或与机体代谢健康直接相关。此外，研究人员还发现，12个月至5岁期间体重增长低于预期的儿童，其在12个月时机体中的肠道菌群往往更加不成熟；与营养不良的儿童相似，体重增长较低的瑞典儿童机体中粪杆菌属（Faecalibacterium）细菌丰度会降低，而该菌与机体的代谢健康也密切相关。

不同年龄群集型中肠道菌群的发育状况。

图片来源：Josefine Roswal，et al. Cell Host & Microbe (2021) doi：10.1016/j.chom.2021.02.021

与此前研究结果一致的是，本文而研究中，研究人员观察到了出生方式对机体早期肠道菌群或许有着很大的影响，具体而言，剖腹产出生方式与后代4个月时机体微生物多样性水平较低有关，但随着肠道菌群不断成熟，这种状况在个体出生3年后会逐渐趋于正常；此外，与顺产的婴儿相比，剖腹产出生的个体机体中有25个菌属会表现出不同的丰度。研究者发现，如果如果微生物群落在断奶前被抗生素所破坏的话，小鼠在后期生活中会变得肥胖，后期科学家们还需要进行更大规模的研究来确定肠道菌群对人类疾病发生尤为重要的潜在时间节点。

综上，研究人员利用了一个纵向出生队列描述了个体在出生后5年时间里机体中肠道菌群的发育情况，一些与人类健康相关的菌群是儿童在童年晚期所获得的，而且在其5岁时并未达到成年人机体的水平；此外，研究者还观察到，正常儿童机体中的肠道菌群会沿着微生物菌群的发展轨迹以特定的速度来进行发展，这就强调了考虑人类机体中微生物菌群动态变化的重要性。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Josefine Roswal，Lisa M.Olsson，Petia Kovatcheva-Datchary, et al. Developmental trajectory of the healthy human gut microbiota during the first 5 years of life, Cell Host & Microbe (2021) doi：10.1016/j.chom.2021.02.021