Gut: 妊娠期糖尿病与孕妇及其新生儿微生物菌群失调有关（赵方庆作品）

本文由周建红编译，董小橙、江舜尧编辑。微生太原创，转载己获授权。

导读

我们已经知道怀孕前后女性微生物菌群会有显著变化,并且孕妇的肠道菌可以直接传给婴儿。那么，新生儿的从母体获得的肠道菌到底会对其生理健康产生什么影响呢？本研究通过分析与妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）相关联的孕妇和新生儿菌群改变，主要有以下突破性新发现：

新生儿菌群的初始定植发生在出生前，颠覆了“新生儿菌群获得发生在出生后”的普遍认知。

GDM孕妇与其新生儿多组样本的菌群存在一致性的变化。

GDM孕妇的新生儿肠道菌代谢能力降低，某些病毒（如疱疹病毒和乳头状病毒）检出率变高。

这些重要的突破性进展，强调了孕期健康对塑造新生儿初始菌群的关键作用，某些与GDM和口服糖耐量测试相关的高丰度细菌的发现，可能为GDM的临床检验提供潜在的标记物。

论文ID

原名：Dysbiosis of maternal and neonatal microbiota associated with gestational diabetes mellitus

译名：妊娠期糖尿病与孕妇及其新生儿微生物菌群失调有关

期刊：Gut

IF：16.658

发表时间：2018年4月23日

通信作者：赵方庆

通信作者单位：中科院北京生科院

实验设计

       取自486名孕妇和新生儿的1062个样本，过滤掉无效样本后，总共248例新生儿样本（64例来自羊水，20例来自口腔，81例来自咽喉，83例来自胎粪），和581例母亲样本（175例来自口腔，147例来自肠道，259例来自阴道）。所有样本采用16S rRNA测序，通过偏最小二乘判别分析和线性判别分析识别GDM对母亲和婴儿的微生物组成的影响。采用宏基因组测序，评价GDM婴儿微生物菌群代谢能力的改变，和病毒组的差异。

实验内容

1、GDM改变孕妇微生物组

从图1可以看出，患GDM孕妇的口腔变形变菌（图1C中红色）变化最大，肠道与阴道菌群改变不是很明显（图1D，E），具体菌种见图1F，G，H，这些菌种都与口服糖耐量测试水平显著相关（图1I，J，K）。

图1 糖尿病孕妇（GDM⁺）与非糖尿病孕妇（GDM^-）肠道菌群组成的改变

2、患GDM与健康孕妇的新生儿微生物组存在显著区别

图2C的数据表明，分娩方式对新生儿菌群的形成只有细微的影响。另外，新生儿菌群比母体阴道菌群有更高的alpha多样性（图2D中的提琴图展示了两者菌群丰度密度的分布），并且所测的新生儿各身体部位菌群结构独特（图2E，每种菌株的平均相对丰度用树干的粗细表示），不像他们母亲身上的菌群（更像正常成人的菌群结构）。

图2糖尿病孕妇的新生儿肠道菌与对照组的区别

基于以上结果，本研究推测新生儿微生物菌群的定植可能在出生前就已经发生。因为GDM孕妇所生婴儿各部位菌群组成差别（图3A中的红色箱线图）比健康孕妇（图3A中的灰色箱线图）所生婴儿大（P值<0.001）。这意味着GDM可能让新生儿的身体部位间菌群多样性降低。主成分PCA分析也显示，母亲是否患有GDM可以大致将其新生儿各身体部位的菌群组成分开（图3B，C，D），说明GDM对母亲菌群的改变可以直接传给其新生儿。新生儿羊水菌群表现出比其他两组样本更多的显著差别（图3E，F，G，P值<0.1）。新生儿中丰度最大的差异菌群与其母亲口服糖耐测试显著相关（图3H，I，J）。

图3 孕期GDM对新生儿微生物组菌群的影响

3、患GDM母亲与其新生儿微生物菌群变化的趋同性

进一步的分析显示，新生儿羊水与其患有GDM母亲的口腔微生物组成表现出高度相关（图4A和B），其中普氏菌、链球菌、类杆菌和乳酸杆菌、乳酸杆菌、柔嫩梭菌等都在母亲及新生儿多部位一致存在（图4C，D，E，它们被称为VIP菌群）。这些数据表明，尽管存在部位特异性变化，GDM对母亲及其后代微生物组会产生相似的影响。

图4 GDM对母亲及其后代微生物组产生相似影响

GDM孕妇与健康孕妇三组样本的微生物共存网络表现出明显的差别，这种差别也恰恰是由前文提到的VIP菌群不同相互作用引起。GDM组网络与健康组网络都有各自特有的菌群相互作用（网络中的边，图5D），网络中共有节点的紧密度和特征向量值也非常不同（图5E）。对应的新生儿微生物菌群网络也表现出GDM+和GDM－的差异（图5F，G）。这些数据都证实，GDM趋同地影响了孕妇及其新生儿微生物菌群的丰度和菌群之间的相互作用。

图5 GDM同时影响母亲及其新生儿菌群共存网络和菌群趋同性

4、GDM孕妇的新生儿肠道菌群改变导致其代谢能力低下、病毒检出率增加

最后，KEGG直系同源基因的线性辨别分析显示，GDM孕妇所生的新生儿肠道菌群代谢能力降低（图6A，B中红色）。检测GDM新生儿的病毒组发现，尽管观察到的病毒种类数目差异不太明显，病毒均匀度和alpha多样性确显著降低（图6C，D中红色）。其中，疱疹病毒和痘病毒在GDM组新生儿显著提高（图6E，F中红色），腺病毒和乳头瘤病毒检出率也明显增多（图6G，H）。这些发现说明孕期患GDM会使降生的婴儿更近容易感染这些病毒。

图6 GDM+胎粪中微生物代谢改变和病毒载量增加

实验结论

本研究为微生物菌群在新生儿生命早期的定植提供了确凿证据，以GDM这一常见孕期健康风险为例，阐述了孕期健康在塑造新生儿正常微生物组过程中的重要作用。研究的突破性发现帮助我们理解母亲微生物组如何遗传给后代，提出了“菌群遗传”的新观念，提供了一种非常有前景的思路，即通过孕期干预调节婴儿初始菌群定植以及菌群相互作用，以降低孕期疾病带来的不良健康风险。

点评

俗话说，“一张美图胜过千言万语（A picture is worth a thousand words）”，本研究成果的突破性前文已阐述，更重要的是，该研究以非常酷炫的图将难懂的实验与生物信息分析结果展示得栩栩如生，大家在自己的论文写作中可以学习本文的作图方式。

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