生命早期菌群介导的儿童肥胖与过敏：一项纳入1667对母婴的队列研究

    肥胖和过敏是儿童常见的健康问题，而研究显示，在生命早期，肥胖和过敏之间存在生物学联系，超重可使婴儿致敏的风险增加。而肠道微生物组在塑造生命早期生长轨迹和免疫系统中起着至关重要的作用，剖宫产和产时抗生素的使用是影响婴儿肠道健康众所周知的危险因素，它们与双歧杆菌和拟杆菌的数量减少和儿童肥胖的风险高相关。

    同时，肠道菌群可发酵膳食纤维，产生短链脂肪酸（SCFA）代谢物及其中间体乳酸、琥珀酸和甲酸等。研究显示，SCFA可对过敏性疾病和超重起到保护作用，而中间体作为代谢产物的底物，也产生一定的影响。此外，受肠道菌群的刺激，肠细胞可产生分泌型免疫球蛋白A（sIgA），对免疫系统的发育至关重要，婴儿粪便中sIgA水平也与肠道菌群的定植有关。

    尽管既往已有关于微生物谱的改变与代谢性、过敏性疾病之间关联的研究，但由于样本量小以及仅为横断面研究的结果，目前他们之间的因果关系和机制尚不明确。近期发表了一项纳入1667对母婴的队列研究，分析多种母体因素与幼儿期体重和过敏的关联，及肠道菌群在其中所介导的作用。

研究方法

    共纳入1667名产妇及其婴儿，在分娩时记录分娩方式、是否是初次妊娠、分娩时间等，在婴儿3月龄、12月龄时分别采集婴儿粪便进行16sRNA测序以分析微生物群的情况，并测定分泌型IgA（sIgA）的含量，并在婴儿1岁和3岁时进行随访，记录BMI和过敏发生的情况。

图1.队列研究设计方案

研究结果

    纳入的产妇中，37%为初次妊娠、23%为剖宫产、17%为延迟妊娠、37%使用抗生素。收集粪便的中位婴儿年龄为3.23个月和11.93个月，在这段时间内，肠道菌群多样性增加，艰难梭菌的定植率从30.9％上升至45.8％，肠杆菌/拟杆菌的丰度比（E/B）和双歧杆菌的相对丰度下降。

    所有的微生物代谢产物中，乙酸盐水平最高，中位数为68.99 µmol/g粪便。其他SCFA（例如丙酸酯，丁酸酯）和中间体（例如乳酸酯，琥珀酸酯）在粪便中的水平相对较低，而甲酸的中位数最低，为1.01 µmol/g粪便。

肠道菌群对BMI和过敏的影响

    剖宫产儿童BMI评分在1岁和3岁时增加，剖宫产通过影响产时抗生素的使用、缩短产程及肠道菌群的改变影响儿童的体重，其中3月龄时肠杆菌科/拟杆菌科（E/B）比值较高是幼儿超重的主要途径（图2），3个月时较高的E/B比分别占1岁和3岁时从剖宫产到BMI的效应大小的93.4％和87.0％（图3）；较高的E/B比和12月龄时的艰难梭菌定植是幼儿期致敏的主要途径（图2），较高的E/B比分别在1岁和3岁时分别对过敏风险产生了98.0％和84.2％的影响（图3）。

    延迟妊娠是双歧杆菌不足和超重的次要途径；在3岁时对BMI的影响大小为15.2％。

    而纯母乳喂养对BMI的正向影响可通过对艰难梭菌、瘤胃球菌的定植、对sIgA水平的影响而实现。

图2.初次妊娠和分娩方式对婴儿肠道菌群和健康结局的直接影响

图3.剖宫产对结局影响的主要途径

肠道菌群对代谢产物的影响

    丙酸是导致儿童结局的另一种途径，但丙酸对致敏风险的影响取决于分娩事件，丙酸途径降低了剖宫产儿童的过敏风险，但增加了初次妊娠儿童的过敏风险。

图4.微生物代谢产物途径对婴儿健康结局的影响

研究结论

    肠道菌群是介导出生因素对儿童超重和过敏发生的关键因素，婴儿期的肠道菌群及其代谢物可预测幼儿期的超重和过敏情况，关键的菌群介质包括肠杆菌/拟杆菌的比值、艰难梭菌、双歧杆菌属以及丙酸和甲酸盐等肠道菌群代谢产物。

参考文献：

[1]Vu K , Lou W , Tun H , et al. From birth to overweight and atopic disease: multiple and common pathways of the infant gut microbiome[J]. Gastroenterology, 2020.