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美國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的母嬰微生物群垂直傳播模式，即從出生前開始一直延伸到出生后頭幾周的圍產(chǎn)期，母體腸道中的微生物與嬰兒腸道中的微生物共享基因。這種水平基因轉(zhuǎn)移允許母體微生物菌株影響嬰兒微生物組的功能，而無(wú)需微生物菌株本身的持續(xù)傳播。這項(xiàng)大規(guī)模綜合分析近日發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上，提供了一系列影響嬰兒出生前后發(fā)育的腸道定植動(dòng)力學(xué)的高分辨率快照。

麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)布羅德研究所資深研究員拉姆尼克·澤維爾稱，這是第一項(xiàng)描述母嬰微生物組之間移動(dòng)遺傳元素轉(zhuǎn)移的研究，首次整合了母親和嬰兒的腸道微生物組和代謝組學(xué)概況，并發(fā)現(xiàn)了腸道代謝物、細(xì)菌和母乳底物之間的聯(lián)系。這項(xiàng)研究代表了嬰兒腸道微生物組和代謝組學(xué)在已知的母體和飲食因素影響下共同發(fā)展的獨(dú)特視角。

腸道細(xì)菌部分通過(guò)微生物代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生來(lái)促進(jìn)免疫系統(tǒng)的成熟。嬰兒腸道微生物組的發(fā)展遵循可預(yù)測(cè)的模式，從出生時(shí)母親傳播微生物開始。除了免疫系統(tǒng)的成熟，微生物代謝物也會(huì)影響早期認(rèn)知發(fā)育。圍產(chǎn)期是認(rèn)知和免疫系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)鍵窗口，由母嬰腸道微生物群及其代謝物促進(jìn)。

研究人員使用來(lái)自70對(duì)母嬰的隊(duì)列縱向多組學(xué)數(shù)據(jù)，追蹤了從妊娠后期到嬰兒一歲期間微生物組和代謝組的共同發(fā)展。他們發(fā)現(xiàn)了可移動(dòng)遺傳元素的大規(guī)模母嬰種間轉(zhuǎn)移，經(jīng)常涉及與飲食適應(yīng)相關(guān)的基因。

嬰兒腸道代謝組的多樣性低于母體代謝組，但具有數(shù)百種未在母親身上檢測(cè)到的獨(dú)特代謝物和微生物—代謝物關(guān)聯(lián)。接受常規(guī)但未廣泛水解配方奶粉的嬰兒的代謝組學(xué)和血清細(xì)胞因子特征與純母乳喂養(yǎng)嬰兒的代謝組學(xué)和血清細(xì)胞因子特征不同。

盡管嬰兒腸道代謝組的多樣性低于母體代謝組，但研究人員檢測(cè)到了2500多個(gè)嬰兒獨(dú)特的代謝組學(xué)特征。此外，他們還發(fā)現(xiàn)了許多嬰兒特有的細(xì)菌種類和糞便代謝物的關(guān)聯(lián)，包括神經(jīng)遞質(zhì)和免疫調(diào)節(jié)劑。

研究人員稱，除了菌株和物種的經(jīng)典垂直傳播之外，母體微生物群或通過(guò)水平基因轉(zhuǎn)移塑造嬰兒腸道微生物群。此外，嬰兒腸道中獨(dú)特的代謝組學(xué)特征和微生物—代謝物相互作用的鑒定，構(gòu)成了進(jìn)一步研究微生物對(duì)嬰兒發(fā)育貢獻(xiàn)的平臺(tái)。