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揭秘孕期肠道菌群的结构与功能会发生哪些
英文题目：HostRemodelingoftheGutMicrobiomeandMetabolicChangsduringPregnancy
中文题目：揭示孕期肠道菌群结构与功能的变化
期刊名：Cell发表时间：-08-03IF：32.
物种：人样品来源：人体粪便
相关产品：16s多样性+宏基因组
测序平台：Roche和IlluminaHiSeq
研究背景：
在非妊娠的动物体内，改变其体内微生物群落组分可以引发其患一些代谢综合症，包括增加体重、异常的葡萄糖代谢和炎症等。这些症状在孕妇身上也会发生，但是潜在的原因未知，目前关于妇女怀孕期间和肠道微生物的研究比较少。
实验设计：
1、多样性项目
取样：91位孕妇T1、T3期粪便样本（怀孕后前3个月T1期：13.84±0.16weeks，怀孕后末3个月T3期：33.72±0.12weeks）
技术：16SrRNAV1-V2区，测序。
2、宏基因组项目
取样：10位孕妇T1、T3期粪便样本
技术：IlluminaHiSeq
3、小鼠肠道菌群转移实验
供体：5位孕妇（age24-30years，normalprepregnancyBMIs）T1和T3期粪便样本
受体：无菌小鼠（n=6forT1，n=6forT3）
取样：控制小鼠每周的食物消耗和体重，收集第7天和第14天的粪便样本。
测量：绝食4h后填喂法进行口服葡萄糖耐量试验。15天后小鼠死亡，测量全身脂肪量、血浆胰岛素量、盲肠细胞因子水平。
研究结果：
1、妇女怀孕期肠道菌群的变化
妇女在怀孕前后三个月，肠道菌群变得异常且β-多样性升高。相比T3期，T1期的肠道菌群分布得更集中（图1A），在怀孕期间，肠道菌群α-多样性不断降低，而β-多样性不断增高，说明怀孕会打破肠道菌群的系统发生进化关系，使个体间更加多样化（图1H）。从BMI、GDM、遗传、抗生素服用等各种指标来看，肠道微生物群落的这种改变与饮食或健康状况均无关（图1B-D），作者认为可能是免疫系统或者激素在发挥作用。T1期的优势菌大部分为厚壁菌门的梭菌目（抗肠炎），而T3期的优势菌主要为变形菌门、放线菌门、厚壁菌门的肠杆菌科和链球菌属（可致呼吸道、皮肤感染），说明怀孕期间有益菌数量明显降低，而致病菌数量急剧上升（图1E、F）。
图1.孕妇T1、T3期以及产后1个月的肠道菌群多样性分析（A）；系统发育多样性指数分析（H）；孕期肠道菌群门水平（E）和属水平（F）的相对丰度变化分析；各种健康指标差异分析：体重（B）、糖尿病有/无（C）、遗传和抗生素影响（D，其中，T1-1st-child表示属于父母的第一个孩子，怀孕后T1期的粪便样本；箭头表示服用过抗生素，橙色箭头表示在TI期服用过，灰色箭头表示在T3期服用过）
2、产后婴儿肠道菌群多样性研究
研究发现，1个月和6个月的婴儿β-多样性较高，但孩子4岁后，菌群组成更倾向于母亲T1期（图2A）。说明孩子长大后，其肠道菌群与母亲T1期更为相近，菌群多样性降低（图2B），暗示T3期菌群对孩子肠道健康可能不利，且随着孩子年龄的增大，其肠道菌群与自己的父母越来越相似。
图2.父母与孩子的肠道菌群比较分析（A）及产后婴儿在不同年龄段的多样性分析（B）
3、肠道菌群功能
研究中，孕妇在T1与T3期的食物能量摄入无差异，但是通过粪便能量的检测，却发现T1、T3期差异显著，作者推测这可能与宿主能量吸收或肠道菌群的变化有关。曾有报道肠道菌群对食物中能量的提取率与特定代谢途径有关，特别是碳水化合物的运输和利用。为了验证这一假设，取10位母亲在T1和T3期的粪便样本进行宏基因组测序。研究发现，无论是功能基因还是影响功能基因的两种主要菌群“拟杆菌门”和“厚壁菌门”在T1、T3期均无明显差异，说明孕期肠道菌群的变化与代谢通路及功能基因无关。
4、孕期肠道菌群的转移
为了进一步研究孕期肠道菌群的作用，将T1、T3期的肠道菌群分别转入无菌小鼠中（图3A），研究发现，相比妊娠期T1期的微生物群落，带有T3期菌群的小鼠变得非常肥胖（图3C），并携带有高水平的炎性标志物（图3B）和危险的葡萄糖代谢途径（图3D）。由此推测：妊娠末3个月，肠道中的微生物群落可以诱导机体代谢改变，怀孕时，母体代谢的改变是正常的，可以促进机体脂肪储存，帮助给予婴儿营养。若没有怀孕，这些改变就会引发II型糖尿病和其他健康问题。
图3.供体T1、T3期菌群培养液比较分析（A）；不同时期不同炎性标记物在盲肠中的细胞因子水平分析（B）；肥胖指数分析（C）；血液中葡萄糖含量分析（D）
参考文献：
OmryKoren,JuliaK.Goodrich,TylerC.Cullender,etal.HostRemodelingoftheGutMicrobiomeandMetabolicChangsduringPregnancy[J].Cell,,:-.
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