妊娠糖尿病母亲将肠道菌群失调垂直传播给婴儿

《Journal of Diabetes》：Vertical Transmission of Gut Dysbiosis From Mothers With Gestational Diabetes to Infants

垂直传播的微生物组特征及其对妊娠期糖尿病母亲婴儿早期肠道菌群的影响。通过16S rRNA测序分析发现，GDM母亲婴儿的T1（胎便）和T2（6周）肠道菌群与正常对照组存在显著差异（PERMANOVA, p adjusted <0.05），并鉴定出Blautia、Collinsella等GDM相关微生物标志物，其垂直传递比例达48%-100%。研究证实GDM通过改变母体菌群影响婴儿早期菌群构成，提示菌群干预可能改善母婴健康结局。

　　在生命的早期阶段，微生物的垂直传播，即从母亲肠道向其子女的转移，对于婴儿肠道微生物群的形成具有关键作用。这种微生物的转移不仅受到分娩方式、抗生素使用、喂养类型、孕周、宿主基因、环境以及母亲健康状态等因素的影响，还可能在一定程度上决定婴儿未来的代谢和免疫健康。本研究旨在探讨妊娠期糖尿病（GDM）是否会影响母亲和婴儿的肠道微生物群，特别是GDM相关的微生物特征是否会通过垂直传播的方式在婴儿早期肠道中留下印记，并进一步评估这些变化对婴儿未来健康风险的潜在影响。

GDM是一种在妊娠期间最常见的代谢异常，它不仅对母亲的健康造成短期和长期的负面影响，也对婴儿的健康产生深远影响。已有研究表明，GDM会改变孕妇的肠道微生物群，使其富集一些与胰岛素抵抗、促炎反应以及其他代谢过程相关的细菌类群。同时，GDM也会导致新生儿肠道微生物群的紊乱。因此，婴儿在出生时肠道中所携带的这些微生物可能与未来出现代谢或心血管疾病的风险相关。然而，目前关于GDM相关微生物是否能够通过垂直传播在婴儿肠道中持续存在，并影响其发育的机制尚不明确。理解这一过程对于揭示婴儿微生物群的组成和演变以及其在调节婴儿代谢中的作用至关重要，因为婴儿的肠道微生物群会在出生后经历多个成熟阶段，最终发展为成人阶段的微生物群。

本研究是一项前瞻性队列研究，通过靶向16S rRNA基因扩增子测序分析了GDM和非GDM母亲及其婴儿的胎便和6周龄婴儿粪便样本。研究团队在新加坡国家大学医院（NUH）招募了112名孕妇，其中53名被诊断为GDM，16名为非GDM对照组。经过筛选，最终纳入了53对GDM母亲-婴儿和16对非GDM母亲-婴儿。所有参与研究的孕妇均符合严格的纳入标准，包括年龄在25至40岁之间、BMI在20至35之间、无母体败血症、未在研究前一个月使用益生菌或抗生素、无其他显著母体共病、计划进行阴道分娩，并且愿意配合随访和治疗。排除了那些有明显胎儿畸形或染色体异常的孕妇。

在婴儿出生后，研究人员对符合以下条件的新生儿进行了纳入：足月分娩（即孕周大于37周）、出生体重超过2.5公斤，以及无明显的先天或产后并发症。所有样本在室温下收集后，储存在-80°C冰箱中，直到DNA提取。DNA提取采用CTAB/SDS方法，随后通过V3-V4区域的扩增子测序进行分析。研究人员还利用先前研究中获得的母体数据，包括母体特征和16S rRNA基因扩增子测序结果，来评估母体和新生儿微生物群之间的关系。

为了深入分析微生物群的组成和变化，研究人员使用了多种统计方法，包括DADA2和Phyloseq等软件包，对16S rRNA基因序列进行了处理和分析。通过这些工具，研究人员计算了α多样性（反映微生物群的丰富度和均匀度）和β多样性（反映不同样本之间的微生物群组成差异）。为了比较不同组别之间的微生物群变化，研究人员使用了Pairwise Wilcoxon检验和PERMANOVA（调整后的p值）等方法。同时，通过FEAST（快速期望-最大化微生物源追踪）方法，研究人员评估了母亲和胎便对婴儿6周龄粪便样本中微生物来源的贡献比例。

研究结果显示，GDM母亲的微生物群与非GDM母亲的微生物群存在显著差异。GDM母亲的肠道微生物群中，某些细菌类群如Blautia、Collinsella和Ruminococcus的丰度较高，而这些类群与胰岛素抵抗和促炎反应相关。相比之下，非GDM母亲的肠道微生物群以Proteobacteria为主，但这一特征在GDM母亲的婴儿胎便和6周龄粪便样本中并未明显体现。相反，GDM母亲的婴儿样本中，这些细菌类群的丰度显著增加，且在6周龄时仍然存在。这表明，GDM可能通过改变母体的微生物群，进而影响婴儿早期的微生物组成。

在分析婴儿微生物群的变化时，研究人员还考虑了喂养方式的影响。尽管母体喂养方式（如纯母乳喂养、混合喂养或配方奶喂养）在不同组别中有所差异，但总体而言，GDM婴儿的微生物群在1个月和6周龄时的组成变化并不显著，这可能与研究样本量较小有关。然而，值得注意的是，GDM母亲的婴儿在6周龄时，其肠道微生物群中某些关键类群的丰度显著增加，这可能与母体的代谢状态和微生物群的改变有关。

此外，研究人员还对婴儿微生物群的功能预测进行了分析，使用了PICRUSt2工具，以识别不同微生物群的代谢功能差异。结果显示，GDM婴儿的微生物群在某些代谢通路（如戊糖磷酸途径、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、糖酵解/糖异生以及甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢）中表现出显著的富集趋势。这些代谢通路的变化可能与母体的代谢状态相关，从而影响婴儿的代谢和免疫功能。

研究团队还通过FEAST方法分析了母亲和婴儿微生物群之间的来源比例。结果显示，GDM母亲的婴儿在6周龄时，其肠道微生物群中来自母亲的比例显著高于来自胎便的比例。这表明，母亲的微生物群在婴儿肠道微生物群的建立过程中起到了关键作用。在GDM母亲-婴儿配对中，某些特定的微生物类群如Blautia、Collinsella和Bifidobacterium被频繁检测到，这些类群在婴儿的胎便和6周龄粪便样本中均被保留。相比之下，非GDM母亲的婴儿中，这些微生物类群的转移比例较低，但某些其他类群的丰度较高。

通过进一步的分析，研究人员还发现，GDM婴儿的微生物群中，来自胎便的微生物类群在6周龄时的丰度比例较高，而在非GDM婴儿中，这一比例相对较低。这表明，GDM母亲的婴儿在早期微生物群的建立过程中，不仅继承了母亲的某些微生物特征，还可能经历了额外的微生物变化。这些变化可能与母体的代谢状态、分娩方式、抗生素使用以及喂养方式等因素有关。

综上所述，本研究揭示了GDM对母体和婴儿肠道微生物群的深远影响。GDM不仅改变了母亲的微生物组成，还通过垂直传播的方式影响了婴儿的早期肠道微生物群，使其在出生后仍然保留某些与代谢和炎症相关的微生物特征。这些发现强调了理解母体微生物群对婴儿健康影响的重要性，并为未来开发基于微生物群的干预措施提供了理论依据。然而，研究仍存在一些局限性，例如样本量较小、未能全面评估母体的饮食和生活方式因素，以及未涵盖妊娠不同阶段的微生物变化。因此，未来的研究需要更大的样本量和更全面的评估方法，以进一步揭示GDM对婴儿微生物群的影响机制，并探索可能的干预策略。