微生物分析思路整理——妊娠期飲食與分娩時母胎微生物的關係

今天跟大家分享的是7月21日發表在European Journal of Nutrition（二區雜誌，影響因子4+）關於母親妊娠期飲食與分娩時母胎微生物關係的一篇文章。看了一下這篇文章從投稿到接受只用了四個月不到，文章產出快，思路也不難，確定不來mark一下嗎O(∩_∩)O？

以往研究表明飲食對宿主菌群的相互作用起著重要作用，不僅可能改變腸道通透性而且還有可能在系統水平上發生生理病理作用。儘管母體微生物種群是新生兒微生物最初組成的主要貢獻者，但關於妊娠期間母體飲食對母體-新生兒微生物群的影響，人們知之甚少。本研究旨在確定孕婦孕期飲食攝入情況與新生兒出生時微生物種群之間的可能聯繫，並評估其與孕婦腸道標誌物的關係。

研究設計

在縱向MAMI隊列研究中，通過16S rRNA基因測序評估分娩時母親和新生兒的微生物群(n = 73)。測定母親-胎兒糞腸道標記物zonulin、腸鹼性磷酸酶(IAP)和糞便鈣蛋白酶的濃度。此外，還通過問卷調查獲得母嬰臨床和人體測量數據，以及孕婦在妊娠期間的營養攝入數據。

樣本採集

產婦腸道微生物：分娩前用無菌棉籤拭子在直腸中拭取樣本。

新生兒腸道微生物：分娩後使用無菌棉籤插入新生兒直腸獲得。

樣品採集後，立即在20攝氏度的溫度下保存，並在接下來的24小時內用乾冰運輸到實驗室，在-80攝氏度下保存，直到進一步的分析。

腸道標記物：收集樣本上清液用於腸道標記物定量。

Table：不同分娩方式的個體特徵和飲食比較。

作者首先統計在陰道分娩和剖宮產兩組參與者的臨床信息特徵，發現胎兒產齡和生產時抗生素暴露在兩組具有顯著差異，其餘特徵無顯著差異（Table 1）。但是，孕齡和產婦年齡均不影響產婦的微生物種群(數據未顯示)。並且發現孕婦在妊娠期間在陰道分娩和剖宮產兩組中的飲食方式無顯著差異。但是作者在人群中觀察了兩種飲食模式：第一種是以高脂質、多糖和動物蛋白的攝入+低植物蛋白和纖維的攝入為特徵，而第二種是以高碳水、多糖和纖維的攝入+低脂質攝入為特徵的（Table 2）。

Table 1

Table 2

結果一：母性飲食與母性微生物群有關。

基於Bray Curtis多變量分析，發現MUFA（單不飽和脂肪酸）對分娩時母體腸道微生物群的組成具有顯著影響（圖1A）。母體脂質攝入量與擬桿菌和厚壁菌的相對豐度具有輕微的相關性(Spearman)（圖1B）；母體碳水化合物攝入總量與母體擬桿菌門和厚壁菌的相對豐度也具有輕微的相關性(Spearman)（圖1C）。作者進一步比較了脂質和碳水化合物攝入量高與低的母體微生物，發現脂質高攝入的母體變形菌的含量較低（圖1D,E）。

圖1

結果二：母親的飲食與腸道標記物有關。

作者也發現母體樣本中zonulin（Zonulin是腸道上皮細胞合成的一種功能蛋白，能夠通過調節腸上皮細胞間緊密連接蛋白的結構而改變腸上皮間隙的通透性）的濃度中與碳水化合物、多糖、脂質、MUFA的攝入具有相關性（Spearman）（圖2）。低zonulin濃度與妊娠期高碳水化合物的攝入量有關（ρ = − 0.37, p = 0.012），其中包括多糖的攝入量(ρ = − 0.31, p = 0.035)；而較高的脂質攝入(ρ = 0.32, p = 0.031)，包括MUFA攝入(ρ = 0.29, p = 0.05)，與zonulin濃度升高相關(圖2)；蛋白和纖維的攝入與zonulin濃度沒有顯著相關性。

圖2

結果三：妊娠期飲食與新生兒微生物豐富度和多樣性有關。

作者還發現孕婦孕期的飲食與新生兒腸道微生物豐富度和多樣性有關。新生兒微生物豐富度（Chao index)與母親攝取的蛋白質和飽和脂肪酸(SFA)之間存在顯著相關性(Spearman)（圖3A）。植物蛋白和纖維攝入與新生兒微生物群落多樣性（Shannon index）也具有輕微相關性（圖3B）。

圖3

結果四：母親的飲食與新生兒出生時的微生物群有關。

母親的飲食與新生兒出生時的微生物群有關。作者進一步分析了妊娠期間母體營養攝入與新生兒出生時細菌屬水平之間的Spearman相關性。顯著相關性由*標記，紅色表示正相關，而藍色表示負相關。橫坐標代表飲食成分，縱坐標代表細菌屬。這些屬中大部分與母體的脂質、MUFA和動物蛋白攝取量呈正相關，與母體的SFA攝取量相關性尤其顯著。母體zonulin和新生兒腸道微生物群之間的唯一聯繫是擬桿菌。較高的母體zonulin濃度與新生兒擬桿菌較高的相對豐度相關(p = 0.042)，包括擬桿菌屬的ASVs (p = 0.019)。

圖4

結果五：新生兒的微生物群受出生方式和母體飲食的顯著影響。

最後作者對新生兒微生物樣本分成四組：陰道分娩SFA/Fibre高攝入，陰道分娩SFA/Fibre低攝入，剖宮產SFA/Fibre高攝入，剖宮產SFA/Fibre低攝入。然後使用DAPC分析對四組樣本進行降維，結果表明新生兒的微生物受到分娩方式和母體飲食的影響（圖5A,B）。SFA和纖維攝入量較高的孕婦，其陰道分娩和剖腹產分娩的嬰兒的Bray Curtis相似性指數較低 (p < 0.001)（圖5C,D）。

圖5

總結

妊娠期脂肪攝入與母體微生物群和腸道功能有關，影響新生兒初始微生物接觸和獲得。本研究結果強調了母體飲食對嬰兒微生物定植中的重要作用。這些發現突出了妊娠期飲食指導對母嬰微生物傳播的重要性。

這篇文章主要就是說了幾個方面的相關性：妊娠期飲食與分娩時母體腸道微生物，妊娠期飲食與分娩時腸道標記物；妊娠期飲食與胎兒腸道微生物多樣性和微生物。工作不難，思路也比較簡單，結果嗎，個人覺得一般般（相關性大概只有0.2左右，p值也僅在顯著邊緣徘徊）。能發到4+的雜誌上應該是有過人之處，我能想到的可能是角度比較新奇，還沒有人會考慮妊娠期的飲食會影響到新生兒的腸道菌群？希望本篇文章對大家有所幫助，祝大家學習愉快！