Gut Microbes：健康儿童10岁前肠道微生物区系的发育研究

      肠道微生物区系主要由大量细菌组成，栖息在腔体动物的肠道中，并与宿主共同进化。这些寄居的微生物在健康的许多方面发挥关键作用，包括营养、免疫和神经生理学。越来越多的证据表明，肠道微生物区系在心理健康和行为方面也发挥关键作用。因此，在整个发育过程中保持肠道微生物区系的正常多样性和功能对身心健康至关重要。目前的研究调查了健康儿童从婴儿期到儿童期中期肠道微生物的发育，以及肠道微生物区系与行为测量的潜在关系。

     在人类中，婴儿期通常被认为是微生物区系在肠道定居的关键时期。在断奶前，健康的肠道微生物群落以双歧杆菌为主。除了双歧杆菌占主导地位的类型之外，研究人员还利用聚类分析确定了其他几种婴儿肠道细菌类型。已确定的群集的特征是类杆菌、链球菌、肠杆菌科或葡萄球菌科，被认为是复杂的外部因素发展的结果，如儿童性别、出生体重、分娩方式、饮食和抗生素。外部因素的变化也可以导致个人在不同群集之间转换。虽然一些研究表明，到3岁时，儿童的肠道微生物谱与成人观察到的非常相似，其他横断面研究得出结论，健康幼儿的粪便微生物区系的特点是双歧杆菌的相对丰度更高。值得注意的是，与健康成年人相比，健康学龄儿童和老年青少年中的双歧杆菌仍然更为丰富。但来自纵向研究的有关肠道微生物健康发育的信息在很大程度上是缺乏的。

     本研究有两个目的。首先是在一个健康的社区样本中描述肠道微生物区系从出生到10岁的正常发育。我们评估了肠道微生物组成与外部因素(即出生体重、儿童性别、分娩方式、母乳喂养和抗生素)的短期和长期相关性，并根据微生物组成的差异确定肠道微生物区系在前10年是否可以划分为不同的演替模式。其次，我们的目标是在同一队列中调查肠道微生物区系与童年中期内化和外化行为的潜在关联。对于第二个目标，我们基于稀缺的文献提出了三个广泛的假设：内化和外化行为将(1)菌群之间的不同；(2)解释微生物组成的一般差异；(3)与特定细菌的α多样性或相对丰度有关。

     通过16S核糖体RNA基因测序，在1,3和4个月以及6和10岁时分析正在进行的纵向研究（N=193）中参与者的粪便微生物组成。基于这些数据，在婴儿期鉴定了三个簇，其中两个由双歧杆菌占优势。在儿童时期，观察到四个集群，其中两个随着年龄的增长而增加。其中一个童年集群，类似于肠型，高度富集属级分类群Prevotella_9。母乳喂养与10岁以前的微生物组成有显着的相关性，这意味着在形成肠道微生物生态方面发挥了广泛的作用。微生物簇与行为无关。然而，儿童时期的Prevotella_9与10岁时母亲报告的外化行为呈正相关；这在儿童报告中得到验证。

图1.生命最初10年中细菌群之间的过渡。节点代表簇，用颜色标识组成簇。利用Dirichlet多项式混合(DMM)模型在属水平上根据簇的组成特征对簇进行识别。节点的大小表示属于该群集的个体数量，该数量显示在节点中。线条的大小和颜色基于转换率，相邻的数字表示随着年龄的增长从一个集群过渡到另一个集群的个体数量。未显示转换率低于6.0%的数字。

图2.热图显示了婴儿期(A)和儿童期(B)细菌群落中前15个优势属的相对丰度。

图3。对肠道微生物组成有显著条件影响的外部因素的RDA曲线图。(A)基于1、3和4月龄微生物区系剖面的RDA小区。(B)基于6和10年生微生物区系剖面的RDA小区。基于从属级别的对数变换数据计算的Bray-Curtis距离矩阵来显示RDA曲线图。未确认的属显示在科的水平上。为了澄清，我们显示了沿轴线调整后的方差，这些方差已被校正为没有偏差。一般情况下，调整后的方差的值小于原始方差的值。CS：剖腹产。AVD：辅助阴道分娩。NAVD：无辅助阴道分娩。BP：母乳喂养比例。

表1.母亲报告的10岁时的行为问题解释了儿童时期微生物组成的部分差异(SDQ)。

     这项研究证实了早先关于婴儿时期双歧杆菌富集和枯竭集群的研究结果。重要的是，它还描绘了幼年中期肠道微生物区系的持续发展。在生命最初10年的肠道微生物组成(特别是普雷沃特氏菌9)和10岁时的外化行为之间发现了新的关联。在其他队列中重复，以及后续评估，将有助于确定这些发现的意义。

文献来源：Ou Y,  Belzer C,  Smidt H, Development of the gut microbiota in healthy children in the first ten years of life: associations with internalizing and externalizing behavior.Gut Microbes 2022 Jan-Dec;14(1)