圍產(chǎn)期是機體認知和免疫系統(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。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體微生物組的功能，而微生物組菌株本身并沒有進行持續(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)生來促進機體免疫系統(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)物還影響著機體早期的認知功能發(fā)育。圍產(chǎn)期對于機體認知和免疫系統(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體中的代謝組和血清細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體免疫系統(tǒng)的功能和認知功能的發(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，其中一些與機體葡萄糖耐受損傷之間存在著獨立的關(guān)聯(lián)；盡管嬰兒機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，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菌基因組上的病毒）或許會促進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體的腸道微生物組，此外，識別出嬰兒腸道中獨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一步研究微生物對嬰兒機體發(fā)育的貢獻和作用。

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，這或許也會影響機體的微生物組和代謝組特征；未來研究中，研究人員計劃進一步研究來分析細菌和代謝組之間的關(guān)聯(lián)，并利用體外分離的細菌來研究菌種特異性的細菌代謝輸出特征。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