圍產(chǎn)期是機(jī)體認(rèn)知和免疫系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)鍵窗口，其會通過母體和嬰兒的腸道微生物組以及其代謝產(chǎn)物而促進(jìn)。近日，一篇發(fā)表在國際雜志Cell上題為“Mobile genetic elements from the maternal microbiome shape infant gut microbial assembly and metabolism”的研究報告中，來自赫爾辛基大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)了一種新型的母嬰微生物組傳播模式，即在圍產(chǎn)期內(nèi)母體腸道中的微生物會與嬰兒腸道中的微生物共享基因，而且這種模式從嬰兒出生前就開始了，并且會延伸到其出生后的頭幾周，這種水平基因轉(zhuǎn)移就能允許母源性的微生物影響嬰兒機(jī)體微生物組的功能，而微生物組菌株本身并沒有進(jìn)行持續(xù)性的傳播。

在這篇大規(guī)模的綜合性分析中，研究人員提供了一系列腸道定植動態(tài)學(xué)變化的高分辨率快照信息，這種動態(tài)學(xué)變化或許會影響嬰兒出生前后的機(jī)體發(fā)育。研究者Ramnik Xavier說道，這項研究中，我們首次描述了母體和嬰兒機(jī)體微生物組移動遺傳元件的轉(zhuǎn)移，同時我們還整合了來自母親和嬰兒體內(nèi)的腸道微生物組及其代謝組學(xué)特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了腸道代謝產(chǎn)物、細(xì)菌和母乳底物之間的關(guān)聯(lián)，這項調(diào)查代表了在已知的母源性和膳食因素的影響下，嬰兒腸道微生物組和代謝組共同發(fā)育的獨(dú)特視角。

腸道菌群能部分通過微生物代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生來促進(jìn)機(jī)體免疫系統(tǒng)的成熟，嬰兒腸道微生物組的發(fā)育遵循著可預(yù)測的模式，即從出生時母親傳遞的微生物開始，除了免疫系統(tǒng)成熟外，微生物的代謝產(chǎn)物還影響著機(jī)體早期的認(rèn)知功能發(fā)育。圍產(chǎn)期對于機(jī)體認(rèn)知和免疫系統(tǒng)的發(fā)育非常關(guān)鍵，盡管如此，在圍產(chǎn)期機(jī)體微生物組和代謝組的共同發(fā)育以及這一過程的決定因素，科學(xué)家們并未很好地理解。為了填補(bǔ)這一知識空白，研究人員對來自70個母嬰組合隊列的縱向多組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從孕晚期到嬰兒出生一歲時追蹤其與母親體內(nèi)的微生物組和代謝組的共同發(fā)育情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的母親-嬰兒機(jī)體之間移動遺傳元件的轉(zhuǎn)移，其經(jīng)常涉及與飲食相關(guān)的適應(yīng)性存在關(guān)聯(lián)的基因。

首次發(fā)現(xiàn)母親和嬰兒機(jī)體腸道微生物組之間或許存在水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

圖片來源：Cell (2022). DOI:10.1016/j.cell.2022.11.023.

研究者表示，嬰兒腸道代謝組的多樣性不如母體的代謝組多樣性，但有數(shù)百種特殊的代謝產(chǎn)物以及微生物-代謝產(chǎn)物的關(guān)聯(lián)在母體中并未被檢測到，接受常規(guī)但并非廣泛的水解配方奶粉的嬰兒機(jī)體中的代謝組和血清細(xì)胞因子特征與純母乳喂養(yǎng)的嬰兒并不相同。研究者Tommi Vatanen說道，嬰兒的腸道中擁有數(shù)千種獨(dú)特的代謝產(chǎn)物，其中很多都是由腸道菌群對母乳中的底物修飾而產(chǎn)生，這些代謝產(chǎn)物中的很多都可能會影響機(jī)體免疫系統(tǒng)的功能和認(rèn)知功能的發(fā)育。懷孕與類固醇化合物水平升高直接相關(guān)，包括性腺激素衍生物和膽汁酸生物合成中間體，其中一些與機(jī)體葡萄糖耐受損傷之間存在著獨(dú)立的關(guān)聯(lián)；盡管嬰兒機(jī)體腸道代謝組的多樣性不如母體中的代謝組，但研究人員發(fā)現(xiàn)了2500多個嬰兒特異性的代謝組特征，此外，他們還識別出了多種嬰兒特有的細(xì)菌種類和糞便代謝產(chǎn)物的關(guān)聯(lián)，其中包括神經(jīng)遞質(zhì)和免疫調(diào)節(jié)劑等。

研究人員很驚訝地發(fā)現(xiàn)，在嬰兒機(jī)體中很少觀察到的母源性腸道菌群或許對于嬰兒腸道微生物組的結(jié)構(gòu)有著特殊的貢獻(xiàn)，此外還有研究證據(jù)表明，前噬菌體（prophages，休眠的噬菌體或定植在細(xì)菌基因組上的病毒）或許會促進(jìn)母體和嬰兒微生物組之間可移動遺傳元件的交流。研究者指出，除了經(jīng)典的菌種和物種的垂直傳播外，母源性的微生物組或許會通過水平基因轉(zhuǎn)移的方式來塑造嬰兒機(jī)體的腸道微生物組，此外，識別出嬰兒腸道中獨(dú)特的代謝組特征以及微生物-代謝物相互作用或許有望幫助研究人員開發(fā)出一種新型平臺來進(jìn)一步研究微生物對嬰兒機(jī)體發(fā)育的貢獻(xiàn)和作用。

目前本文研究的局限性在于，研究人員并未考慮到女性懷孕和產(chǎn)后期間飲食和生活方式的改變，這或許也會影響機(jī)體的微生物組和代謝組特征；未來研究中，研究人員計劃進(jìn)一步研究來分析細(xì)菌和代謝組之間的關(guān)聯(lián)，并利用體外分離的細(xì)菌來研究菌種特異性的細(xì)菌代謝輸出特征。綜上，本文研究結(jié)果表明，這項綜合性的分析或許擴(kuò)大了腸道微生物組垂直傳播的概念，并對孕晚期和嬰兒生命早期母嬰機(jī)體的微生物組和代謝組的發(fā)育提供了新的研究思路和見解。（Bioon.com）

原始出處：

Tommi Vatanen,Karolina S. Jabbar,Terhi Ruohtula, et al. Mobile genetic elements from the maternal microbiome shape infant gut microbial assembly and metabolism, Cell (2022). DOI: 10.1016/j.cell.2022.11.023