【儿科每日一文】研究速递丨婴儿期肠道菌群与短链脂肪酸代谢的关系
婴儿早期肠道菌群的发育会影响整个生命过程中的生理状况，其中，肠道菌群来源的短链脂肪酸已被证明会对宿主起到重要生理作用，是调节菌群与宿主关系的关键代谢物。然而，短链脂肪酸与肠道菌群之间的详细关系却鲜有描述。
近期，《ISME Journal》上发表了一项研究，分析了12名健康足月儿出生后前2年的肠道菌群及其代谢物，进一步评估了短链脂肪酸(SCFA)特征、肠道菌群组成和两者之间的关联。
一、肠道菌群在早期生活中的发育
研究纳入了12名足月阴道分娩婴儿，在出生后2年内共收集1048份粪便样本，并对其16S rRNA基因的V1和V2区扩增子进行了测序。结果发现，最早期的菌群通常以肠杆菌为主，但它们的丰度随着婴儿年龄的增长而降低；双歧杆菌是生命早期菌群中的优势菌属，在6月龄前平均丰度增加，而在8个月后普遍下降；梭菌属在8月龄前为次要菌群，但此后丰度增加。
12例婴儿的细菌丰度随时间的变化情况
随后，经过系统发育型数量、香农指数和Faith系统发育多样性评估，研究发现，肠道菌群α-多样性随年龄增长而增加。
12例婴儿菌群随时间的α-多样性变化
最后，研究根据年龄对每个婴儿粪便样本的细菌簇进行了图像可视化，发现了从以肠杆菌到双歧杆菌，再到梭菌为优势菌属的菌群发展特征。其中，优势菌从双歧杆菌向梭菌的转变与母乳喂养停止同时发生。
婴儿菌群的时间变化（淡蓝色，肠杆菌占优势；红色，双歧杆菌占优势；黄色，梭菌目占优势；灰色，未检测到。白色和黑色箭头分别表示辅食引入和母乳喂养停止）
二、早期SCFA特征的动态和特性
研究使用高效液相色特征(HPLC)分析了婴儿粪便样本中的SCFA浓度。研究发现，在整个测试期间，粪便pH值增加；乙酸是主要的SCFA，其浓度在6个月大时增加，此后保持稳定。
粪便SCFA浓度和pH随时间变化
总体而言，SCFA组成变化呈现三个不同的发展阶段：早期乙酸浓度低、琥珀酸浓度高（1型），中期乳酸和甲酸浓度均高（2型），而后期丙酸和丁酸浓度均高（3型）。而丁酸盐浓度的增加以及乳酸盐和甲酸盐的减少与母乳喂养停止同时发生。
SCFA集群随时间而变化[蓝色，乙酸浓度减少，琥珀酸浓度升高（1型）；橙色，乳酸和甲酸浓度升高（2型）；绿色，丙酸和丁酸浓度升高（3型）；灰色，未检测到。白色和黑色箭头分别表示辅食引入和母乳喂养停止]
三、肠道SCFA特征与菌群之间的关联
随后，研究评估了肠道菌群与SCFA类型之间的关联。结果发现，多数以肠杆菌为优势菌的粪便样本均表现出乙酸浓度减少、琥珀酸浓度增加的1型SCFA特征（129/151，占85.4％），而多数以梭菌为优势菌群的样本均具有3型SCFA特征(219/243，90.1％)。值得注意的是，双歧杆菌占优势的粪便菌群(n=654)表现出多种SCFA类型：186个样本显示出1型SCFA特征(28.4％)，256个样本显示出2型SCFA特征(39.1％)，而212个样本显示3型SCFA特征(32.4％)。
三种菌群和三个SCFA模式之间的关系
随后，在计算了每个婴儿SCFA浓度与菌群特征之间Spearman相关系数后发现，梭菌和丁酸浓度之间的平均相关系数最高(r=0.68±0.21)。此外，梭菌和丙酸(r=0.63±0.23)，双歧杆菌和甲酸(r=0.50±0.19)，双歧杆菌和乳酸浓度(r=0.52±0.22)之间呈正相关。
四、双歧杆菌利用岩藻糖产生甲酸盐
研究在观察到甲酸代谢与双歧杆菌关联的基础上进行了进一步研究，发现婴儿双歧杆菌和短双歧杆菌可利用母乳低聚糖的岩藻糖，促进甲酸生成；而将短双歧杆菌和两歧双歧杆菌进行共同培养后，可利用2‘岩藻糖基乳糖(2′-FL)促进甲酸生成。
婴儿双歧杆菌，短双歧杆菌，两歧双歧杆菌，短双歧杆菌+两歧双歧杆菌组合利用HMO产生甲酸
综上所述，研究确立了肠道菌群与SCFA的各自特征以及相互之间的关联，并确立了三种不同的SCFA模式，这可为制定在生命早期调节肠道SCFA的策略提供参考价值。未来可扩大研究人群，同时检测肠道菌群和SCFA分布图并进行频繁采样，以便更好地了解肠道菌群–SCFA–宿主健康之间的关系。
参考文献
Tsukuda N, et al. Key bacterial taxa and metabolic pathways affecting gut short-chain fatty acid profiles in early life. ISME J. 2021 Mar 15.
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最后编辑于 2022-11-03 · 浏览 1426
