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母婴不同身体部位微生物的传递塑造婴儿肠道微生物群

作者:Nicola Segata来源:cell

婴儿微生物群的获得和发展是建立一个健康的宿主微生物群落共生的关键。母体微生物库被认为在这一过程中起着至关重要的作用。然而,新生婴儿微生物的来源和传播途径知之甚少。

为了研究这个问题,我们对25个母婴对,从出生到产后4个月,从多个身体部位,进行纵向微生物采样。

通过宏基因组分析显示,在出生后微生物迅速涌入,随后的几天内有明显的选择。母体皮肤和阴道菌株只是短暂的,婴儿在出生后继续从母体不同的部位获得微生物。

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与从其他来源获得的菌株相比,在婴儿肠道中,母亲肠道菌株更持久和生态适应更好。这些数据共同描述了在婴儿微生物群发展中不可或缺的母婴微生物传播途径。

我们通过纵向多体位点宏基因组学方法,研究了婴儿肠道和口腔微生物群的早期获得和发展,特别是不同母体部位来源在这一过程中的作用。

我们的主要发现是,即使在生命的第一天,新生婴儿肠道微生物群中的微生物多样性和异质性也非常高,在第一周内急剧下降,在接下来的4个月内逐渐增加。

虽然我们不能降低子宫内微生物获得的可能性,但这显示早期播种的整体物种多样性和异质性远远高于先前预期,然后是维持部分这种早期生物多样性陡峭的选择力量。

在婴儿微生物群生长过程中的异质性强度降低和兼性厌氧菌的初始增加,随后被严格的厌氧菌取代,与婴儿肠道环境的生化变化一致, 这个选择过程被证实。

母体来源的微生物播种是连续的,远不是静态过程,有些物种和菌株在婴儿后期出现。

因此,我们阐述了婴儿中的微生物定植过程如何反映了微生物菌株的流入和生态位选择过程之间的平衡。

这种平衡很可能是婴儿微生物群生理发育的关键,应该进一步研究,以揭示儿童时期病理学的潜在联系。

我们的研究的另一个关键发现是,存在于婴儿的微生物菌株,其中有来自母亲的有力证据,并且这些菌株比非母本获得的菌株更容易适应和维持婴儿肠道。

这增强了来自多个源的由母体直接到婴儿的微生物传递的重要性,因为即使母体微生物学不能解释存在于婴儿中的许多微生物菌株,但所传递的菌株在发育中的微生物群中显得至关重要。

这种现象的机制应进一步研究,可能与早产传播、共同环境因素和共同遗传因素的组合有关,这些遗传因素可以部分解释母婴株特异性。

如果我们认为在近代人类史的进化压力下,垂直微生物传递是生理过程,那么垂直传播菌株的研究可以提供依据,更好地理解非阴道分娩和非纯母乳喂养的影响。

这项研究工作中采用的方法学是一种基于参考和组合计算分析的新组合,使我们能够全面描述婴儿微生物群中的母婴菌株传递和菌株水平动态变化。

在个体菌株水平上采用某种分辨率的计算分析工具是关键的,因为当细菌仅在物种水平上被分类时,没有推断微生物传递的直接证据。

在这项工作中,我们对一般人群中菌株学科间非常高的变异进行探索和建模,显示与不相关的目科相比,只有母亲和她的婴儿有相似度明显较高的菌株的情况进行传输。

总的来说,我们发现了62例菌株传输的有力证据,其中八例来自目前未被鉴定的物种。我们还发现来自多个母体来源的菌株的证据,阴道、皮肤、口腔和肠道群落都有助于早期的婴儿微生物群。

然而,产后几天,阴道和皮肤微生物学的贡献已经减少。这里我们关注的是母亲,也许是婴儿微生物群发展中最重要的亲密关系。

同样的技术可以应用于描述其他传播途径,包括除母亲之外的家庭成员和医院病房。

这些微生物来源尚未被一起研究,它们的整合分析将进一步有助于了解早期微生物群的获得和随后的发展的机制。


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参考文献

Mother-to-Infant Microbial Transmission from Different Body Sites Shapes the Developing Infant Gut Microbiome

Pamela Ferretti, Edoardo Pasolli11, Adrian Tett11, Francesco Asnicar11, Valentina Gorfer, Sabina Fedi, Federica Armanini, Duy Tin Truong, Serena Manara, Moreno Zolfo, Francesco Beghini, Roberto Bertorelli, Veronica De Sanctis, Ilaria Bariletti, Rosarita Canto, Rosanna Clementi, Marina Cologna, Tiziana Crifò, Giuseppina Cusumano, Stefania Gottardi, Claudia Innamorati, Caterina Masè, Daniela Postai, Daniela Savoi, Sabrina Duranti, Gabriele Andrea Lugli, Leonardo Mancabelli, Francesca Turroni, Chiara Ferrario, Christian Milani, Marta Mangifesta, Rosaria Anzalone, Alice Viappiani, Moran Yassour, Hera Vlamakis, Ramnik Xavier, Carmen Maria Collado, Omry Koren, Saverio Tateo, Massimo Soffiati, Anna Pedrotti, Marco Ventura, Curtis Huttenhower, Peer Bork, Nicola Segata


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