【儿科每日一文】婴儿肠道菌群组成和功能及其与母乳低聚糖的关联

肠道菌群在婴儿出生后迅速进化，对宿主和环境因素做出反应，并在短期和长期健康中发挥关键作用。生活方式和农村环境已被证明会导致婴儿之间肠道菌群的差异，包括双歧杆菌水平。母乳中的多种生物活性化合物，如分泌型IgA、抗菌因子和母乳低聚糖(HMO)可被各种肠道细菌代谢，其中HMO谱受遗传因素（母亲分泌型和Lewis基因）影响，具有高度变异性，然而目前的相关研究数据有限，并且没有对肠道菌群进行功能评估。

最近，达能纽迪希亚关于母乳研究的新成果发表于《Gut Microbes》，旨在肯尼亚婴儿中探讨其肠道菌群的组成、功能和变异性，以及HMO与肠道菌群的相关性。

一、研究设计

研究纳入105名肯尼亚婴儿，平均年龄8.31±1.38个月，所有婴儿都接受了辅食喂养（从5.72±1.05个月开始），研究开始时有104名婴儿仍在进行部分母乳喂养。收集婴儿粪便样本，使用鸟枪法宏基因组学分析肠道菌群组成和功能。

收集母乳(HM)样本用于HMO分析，携带功能性α1,2-岩藻糖苷转移酶(FUT2)的为分泌型母亲(Se+)，携带功能性α1,3/4-岩藻糖苷转移酶(FUT3)基因的为Lewis阳性(Le+)，

根据母亲分泌型(Se)和Lewis(Le)基因分为四组：HMⅠ组(Se+,Le+)，HMⅡ组(Se-,Le+)，HMⅢ组(Se+,Le-)，HMⅣ组(Se-,Le-)。

二、研究结果

1. 肯尼亚农村地区婴儿的肠道菌群

▶歧杆菌富集

物种水平分析表明，长双歧杆菌是数量最丰富的物种(42.67±20.10%)，其次是短双歧杆菌(17.30±8.52%)、两歧双歧杆菌(12.82±13.09%)和kashiwanohense双歧杆菌(5.94±5.02%)。研究表明在部分母乳喂养的婴儿中，双歧杆菌群落中的细菌持续丰富。

▶双歧杆菌物种之间存在特定关联

研究确定了两个双歧杆菌物种相关的子网络，即物种之间高度相关，一个是基于kashiwanohense双歧杆菌、链状双歧杆菌、假链状双歧杆菌和角双歧杆菌之间的正相关，另一个是基于短双歧杆菌、长双歧杆菌和reuteri双歧杆菌之间的正相关。

▶婴儿双歧杆菌较为普遍

泛基因组分析表明，长双歧杆菌婴儿亚种（婴儿双歧杆菌）在肯尼亚农村地区部分母乳喂养的婴儿肠道菌群中非常普遍，数据显示其流行率较高(80%)，并且可能与长双歧杆菌长亚种共存。

2. 肠道菌群群落类型分析揭示组成和功能差异

▶婴儿肠道菌群群落(GMC)类型

婴儿肠道菌群可以最优地分为3~4种GMC类型，具有不同的α多样性。

●GMC1型(50.5%)：双歧杆菌水平最高(53.48±16.10%），尤其是长双歧杆菌

●GMC2型(40.0%)：同样富含双歧杆菌(34.12±17.61%)，并且是埃氏巨球形菌最丰富的类型

● GMC3型(9.5%)：在其他各种属中最为丰富，包括肠杆菌科埃希菌和克雷伯氏菌；双歧杆菌丰度最低(19.91±12.93%)

▶GMC类型之间的组成和功能差异

研究显示，长双歧杆菌和kashiwanohense双歧杆菌丰度与粪便pH值呈负相关，其中GMC1型的粪便pH值最低，但是具有更高的仅与婴儿双歧杆菌相关的宏基因组百分比(60%)。

基于糖苷水解酶(GH)介导的代谢分析显示，多种GHs丰度在三种GMC类型中不同。具体而言，GMC1型与其他两种类型的区别在于与宿主多糖代谢有关的几种GHs丰度不同，包括GH29（岩藻糖苷酶）、GH33（唾液酸酶）和GH112（GNB/LNB磷酸化酶）。

此外，研究探讨了GMC类型之间在编码致病因子基因丰度方面的差异，发现GMC3型的耐药基因、毒力因子和毒素的相对丰度更高。

3. 母乳低聚糖与婴儿肠道菌群可能存在特定关联

▶母亲HM表型和HMO组成

HM样本分型结果显示，HMⅠ组(Se+,Le+)占48.9%，HMⅡ组(Se-，Le+)占22.2%，HM Ⅲ组(Se+,Le-)占22.2%，HM Ⅳ组(Se-,Le-)占6.7%。也就是说，71%的母亲为分泌型；71%的母亲为Lewis阳性。

无论Se或Le状态如何，最丰富的HMOs种类为3-FL、LNT和LNFP Ⅲ；相较于分泌型母亲HM，非分泌型母亲HM中3-FL、LNT、LNFP Ⅱ、LNFP Ⅲ、LNFP Ⅴ、LSTb和LNDFH Ⅱ的丰度更高；四个HM组之间HMO种类及丰度也有所不同。总之，研究表明HMO的出现和丰度在母亲HM表型之间存在差异。

▶HMO谱和HM组与婴儿肠道菌群的相关性

研究数据显示，唾液链球菌与3-FL、LNFP Ⅱ和LNDFH Ⅱ等岩藻糖基化的HMOs的显著正相关性最大。非分泌型母亲的婴儿肠道菌群中多种细菌（大肠杆菌、唾液链球菌、saguini双歧杆菌和多形拟杆菌）丰度较高，而分泌型母亲的婴儿肠道菌群则富含小鸡双歧杆菌和解糖梭菌。

考虑到HM Ⅲ组（Se+，Le-）的流行率高于大多数先前的研究，因此探索了HM组与肠道菌群可能的不同关联。研究发现HM Ⅲ组的LNFP Ⅰ和2‘-FL更丰富，双歧杆菌丰度较Ⅰ组和Ⅱ组高，而肺炎克雷伯菌丰度较低。研究表明，HMO和肠道菌群之间的关联可能是种群所特有的。

三、研究结论

研究表明，长双歧杆菌是肯尼亚农村地区6月龄以上部分母乳喂养婴儿肠道菌群的优势种，特别是长双歧杆菌婴儿亚种，此外短双歧杆菌的含量也较为丰富。研究确定了不同的肠道菌群群落类型，它们的组成和功能特征不同。特定母乳表型的高流行率表明了特定HMO与婴儿肠道菌群潜在的种群相关性。

综上所述，该项研究首次洞察了肯尼亚农村地区婴儿肠道菌群的变化，为肠道菌群的组成和功能，以及遗传因素和HMO谱的变异性提供了新的见解。研究强调了可变模式的存在，这可能有助于指导基于微生物组的营养干预措施。

参考文献

Derrien M, Mikulic N, Uyoga MA, et al. Gut microbiome function and composition in infants from rural Kenya and association with human milk oligosaccharides. Gut Microbes. 2023;15(1):2178793. 

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