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在生命最开始的5年里,肠道菌群是如何发展的?

一项研究发现,人类的肠道菌群到5岁时基本上就已经达到了成年人的组成构成和成分,不过个体之间还是存在重要差异的。几种与人类健康有关的细菌类群是在儿童期末期获得的。

这一发现公布在3月31日Cell Host&Microbe杂志上。

哥德堡大学的Fredrik Bäckhed说:“我们希望强调的是,肠道菌群会在儿童时期继续发展。” “我们的发现强调了这种微生物群在早期建立过程中对干扰特别敏感的可能性,这可能对生命后期的健康产生深远的影响。”

新生儿在分娩时通过母亲和环境的传播获得细菌。肠道菌群内的生态演替是婴儿期的动态过程,但在儿童期则稳定了下来。先前的研究表明,微生物群在出生后两到三年就开始趋于稳定,并朝着类似成年人的方向发展。但是,婴儿期后肠道菌群如何发育仍不清楚。特别是,尚不清楚将不同细菌掺入肠道菌群的顺序。

“婴儿期的肠道微生物组引起了很多关注,这对于肠道微生物组和其他生理和生物学过程而言都是非常重要的发展时期。但是,人们对最初的几年后肠道微生物组的持续发展知之甚少。”

为了解答这一问题,研究人员分析了471名瑞典儿童从出生到五岁的微生物群。作者使用16S rRNA基因测序来分析出生后四个月,一年,三年和五年后收集的粪便样品中存在的微生物。他们还比较了儿童,母亲和成年瑞典人的微生物群。

微生物群组成的最大变化发生在四个月到十二个月的年龄之间。在孩子们开始吃固体食物的时候,成人中常见的细菌就出现了。在过去的五年中,不同的微生物群遵循了四个主要的定殖轨迹,在出生后的各个时间点,其丰度增加并稳定下来。有趣的是,少数五岁儿童的微生物群在其年龄方面已经成熟,而一些成年人的微生物群却比其预期的年龄要少。

“我们发现了在成人肠道菌群中占主导地位的许多细菌属。但是,我们确定了几个不那么丰富的细菌和古细菌属,它们直到五岁时仍在增加。”

例如,五岁的儿童缺乏成年人的微生物群落丰富度,细胞Methanobrevibacter和Christensenellaceae。相比之下,成年人的细菌: Ruminococcus的丰度要比五岁儿童低。

低富度和高比例的R. gnavus与诸如代谢综合征,肥胖症,心血管疾病和炎症性肠病等疾病有关。相比之下, Methanobrevibacter和Christensenellaceae某些成员的增加与代谢健康有关。

此外,体重增加低于预期的儿童在12个月至5岁之间的肠道菌群在12个月时更为成熟。与营养不良的儿童相似,体重增加较低的瑞典儿童减少了Faecalibacterium的丰度,而Faecalibacterium的丰度与新陈代谢的健康有关。

与先前的结果一致,作者观察到出生方式对生命早期肠道菌群的巨大影响。具体来说,剖腹产与四个月时较低的微生物多样性有关,但是随着肠道菌群的不断成熟,剖腹产婴儿在三年后恢复正常。此外,与顺产相比,剖腹产的五岁儿童中有25种细菌显示出不同的丰度。

作者说,该研究为儿童早期肠道菌群的正常建立和发育提供了参考。 “尽管我们的数据不足以断定未来的代谢状况,但实验研究表明,如果在断奶前微生物群被抗生素破坏,小鼠会在以后的生命中发展为肥胖,”Bäckhed说,“未来,当肠道菌群对人类疾病发展变得越来越重要时,就需要进行更大的研究来确定潜在的时间窗口。”


原文标题:

Developmental trajectory of the healthy human gut microbiota during the first 5 years of life
https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(21)00100-1


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