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Nature:到4岁时,婴儿肠道微生物组形成经历三个不同的阶段

来源:本站原创 2018-10-28 07:19

2018年10月28日/生物谷BIOON/---在一项迄今为止报道的针对婴儿的最大临床微生物组研究中,来自美国贝勒医学院等研究机构的研究人员探究了到4岁时婴儿肠道中的微生物定植顺序,结果发现婴儿肠道微生物组形成的3个不同阶段与生命早期暴露相关。这一结果是通过对参与TEDDY糖尿病研究的一群参与者中收集的数据进行广泛分析而获取的。相关研究结果于2018年10月24日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Temporal development of the gut microbiome in early childhood from the TEDDY study”。
图片来自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0617-x。

TEDDY(The Environmental Determinants of Diabetes in the Young, 年轻人糖尿病的环境决定因素)研究已经收集了10年的数据,旨在了解在具有增加的1型糖尿病遗传风险的儿童中,是什么导致这种疾病。来自美国、瑞典、芬兰和德国的六个临床中心以及美国南佛罗里达大学数据协调中心的呀就人员每月收集了来自8600多名遗传易患1型糖尿病的儿童的粪便样本和数据。从这个TEDDY队列研究中,这些研究人员分析了从3个月至46个月大的903名儿童中收集的12005份粪便样本,以便进一步理解肠道微生物组在生命早期是什么样子的。

论文共同通信作者、贝勒医学院阿尔凯克宏基因组学与微生物组研究中心主任、分子病毒学与微生物学教授Joseph Petrosino博士说,“我们知道,生命的最初几年对微生物组的建立是非常重要的。你生来就只有很少的微生物,而且微生物群落在你生命的最初几年聚集在你的体表和体内。在这项新的研究中,我们在这个儿童群体中仔细研究了生命最初几年的微生物组建立和与这一系列事件相关的生命早期暴露。”

通过使用最先进的RNA和DNA测序技术来揭示所有微生物的完整遗传组成,Petrosino和他的团队确定肠道肠道微生物组的建立经历了三个不同的微生物组进展阶段:发展阶段(儿童的年龄为3~14个月大)、过渡阶段(儿童的年龄为15~30个月大)和稳定阶段(儿童的年龄为31~46个月大)。

Petrosino说,“这些信息对未来用于科学发现和潜在干预目的的婴儿群体微生物组研究是非常有用的。我们能够以这种方式对微生物组形成过程进行划分可能为科学家们提供额外的解决方案来揭示可能潜在地与疾病相关的差异。”

这项研究发现至少部分母乳喂养与较高丰度的短双歧杆菌(Bifidobacterium breve)和两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)之间存在关联,其中这两种类型的细菌具有益生菌特性,已知在生命早期是广泛分布的。此外,停止母乳喂养加速了婴儿微生物组的成熟,这意味着它会迅速通过其他阶段进入稳定阶段。稳定阶段的特点是较高数量的细菌厚壁菌(Firmicutes spp.)。

在那些母乳喂养的婴儿中,一旦停止母乳喂养,就不再检测到具有加工母乳能力的双歧杆菌菌株。

Petrosino说:“据猜测,一旦停止母乳喂养,这些具有加工能力的双歧杆菌菌株在母乳喂养期间存在的选择压力就会消除,这样其他的没有加工母乳中代谢物能力的双歧杆菌菌株随后就能够生长。这有助于我们了解早期饮食是如何影响微生物群形成的。”

这些研究人员还发现阴道分娩和拥有更高丰度的拟杆菌(Bacteroides)之间存在关联。然而,在出生时具有更多的拟杆菌并不是那些通过这种分娩方式出生的婴儿所独有的。那些在出生时有更多拟杆菌的婴儿往往在出生后前40个月的早期有更大的微生物多样性。

Petrosino指出,这些数据以及广泛的TEDDY元数据库(metadata repository)已被用来更好地了解环境暴露如何促进1型糖尿病进展。其他的微生物组分析,包括病毒和真菌微生物组组分,正在进行当中,而且还将包括人类基因组学、代谢组学和蛋白质组学数据,以及饮食和传染病事件信息。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Christopher J. Stewart, Nadim J. Ajami, Jacqueline L. O’Brien et al. Temporal development of the gut microbiome in early childhood from the TEDDY study. Nature, Published Online: 24 October 2018, doi:10.1038/s41586-018-0617-x.

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