定植母親陰道菌群對(duì)剖宮產(chǎn)嬰兒神經(jīng)發(fā)育和代謝組的影響

剖腹產(chǎn)嬰兒與陰道順產(chǎn)分娩嬰兒相比，其腸道微生物群組成存在差異，并與出生后部分疾病風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。順產(chǎn)嬰兒的早期腸道微生物來(lái)自母親的產(chǎn)道，而剖腹產(chǎn)嬰兒的微生物群主要是在母親的皮膚、母乳和來(lái)自環(huán)境的細(xì)菌。雖然隨著年齡的增長(zhǎng)，這種差異會(huì)逐漸消失，但早期的腸道微生物群與嬰兒神經(jīng)免疫系統(tǒng)的發(fā)育有關(guān)，并可能影響他們以后患糖尿病等疾病的風(fēng)險(xiǎn)。陰道菌群轉(zhuǎn)移（VMT）對(duì)新生兒可能逆轉(zhuǎn)剖腹產(chǎn)相關(guān)的微生物群紊亂。

2023年6月15日，南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院何彥團(tuán)隊(duì)、佛山市婦幼保健院謝日華團(tuán)隊(duì)及上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院陳天璐團(tuán)隊(duì)合作在Cell Host & Microbe（IF=31.316）期刊上發(fā)表題為“Effects of vaginal microbiota transfer on the neurodevelopment and microbiome of cesarean-born infants: A blinded randomized controlled trial ”的研究型文章，通過(guò)三盲（傳統(tǒng)雙盲+數(shù)據(jù)處理盲法）隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，評(píng)估其對(duì)神經(jīng)發(fā)育、腸道微生物組和代謝組的影響。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)擦拭浸有母親陰道分泌液體的紗布，可以改善剖宮產(chǎn)分娩的新生兒遠(yuǎn)期的健康狀況，尤其是神經(jīng)功能發(fā)育的提升。在促進(jìn)嬰兒腸道菌群成熟等方面，也具有積極的作用。此外，VMT可調(diào)節(jié)嬰兒腸道的代謝產(chǎn)物和代謝功能。本研究為臨床上開(kāi)展陰道菌群定植提供了更加有力的證據(jù)。（麥特繪譜為本研究提供Q300全定量代謝組檢測(cè)服務(wù)）

兩組新生兒42天內(nèi)的不良反應(yīng)事件發(fā)生率沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異

該研究在嚴(yán)格篩查后招募了68對(duì)剖宮產(chǎn)母嬰，隨機(jī)分為剖宮產(chǎn)陰道菌群種植組（VMT）和剖宮產(chǎn)對(duì)照組（Con）。在剖宮產(chǎn)嬰兒出生后1-2分鐘內(nèi)用母親陰道液體紗布/無(wú)菌生理鹽水紗布涂抹嬰兒全身（盲法對(duì)照），采集其出生后42天內(nèi)的糞便標(biāo)本及安全性資料。研究期間進(jìn)行安全性觀察，包括不良事件（AEs）和嚴(yán)重不良事件（SAEs）。兩組在出生后42天內(nèi)不良事件的發(fā)生率相似（p > 0.999）。最常見(jiàn)的不良事件是輕度的皮膚疾病。這些不良事件性質(zhì)輕微，嬰兒在短期內(nèi)可恢復(fù)。沒(méi)有給任何有不良事件的嬰兒使用抗生素或抗病毒藥物，也沒(méi)有因不良事件而退出實(shí)驗(yàn)。與Con組相比，VMT并未增加不良事件的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1. 三盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)技術(shù)路線(xiàn)及研究主要結(jié)果

VMT與剖腹產(chǎn)嬰兒的神經(jīng)發(fā)育改善相關(guān)

通過(guò)”Ages and Stages Questionnaire”（ASQ-3）問(wèn)卷調(diào)查評(píng)分，問(wèn)卷包括五個(gè)方面：溝通、粗糙運(yùn)動(dòng)、精細(xì)運(yùn)動(dòng)、問(wèn)題解決和個(gè)人社交技能，得分之和代表整體的神經(jīng)發(fā)育。VMT組3個(gè)月時(shí)的ASQ-3總分明顯高于Con組，VMT組6個(gè)月時(shí)的ASQ-3總分增加了10.09%，顯著高于Con組。這些結(jié)果表明VMT組的嬰兒神經(jīng)發(fā)育顯著優(yōu)于對(duì)照組。

圖2. CON組和VMT組嬰兒3個(gè)月和6個(gè)月的神經(jīng)發(fā)育評(píng)分

VMT能夠使腸道微生物群恢復(fù)成類(lèi)似于陰道分娩嬰兒的狀態(tài)

對(duì)母親的陰道拭子進(jìn)行16S rRNA基因測(cè)序表明，乳酸菌在參與試驗(yàn)的女性生殖道中占主導(dǎo)地位。通過(guò)對(duì)嬰兒糞便的16S rRNA基因測(cè)序，檢測(cè)其腸道菌群在出生后3、7、30和42天的情況。使用SourceTracker軟件評(píng)估嬰兒腸道微生物組中來(lái)自母親陰道液的成分比例。與對(duì)照組相比，VMT組的嬰兒腸道微生物組在30天和42天具有更高比例的母源陰道細(xì)菌，表明VMT向嬰兒提供了更多來(lái)自母親陰道液的微生物組。無(wú)論是VMT組還是對(duì)照組的嬰兒腸道菌群在3至42天之間都呈逐漸變化的趨勢(shì)，如主坐標(biāo)分析（PCoA）所示，從圖中的左半部分向右半部分移動(dòng)，表明符合預(yù)期的成熟軌跡（圖3A，附圖S4A和S4B）。通過(guò)使用無(wú)監(jiān)督聚類(lèi)算法，將嬰兒腸道菌群分為兩個(gè)組（S4C-S4F），也對(duì)應(yīng)了在PCoA圖中觀察到的成熟軌跡，接下來(lái)測(cè)試了腸道微生物組成熟的速度是否與嬰兒6個(gè)月時(shí)的神經(jīng)發(fā)育相關(guān)。計(jì)算了每個(gè)嬰兒在后期階段（第42天和第30天的PCoA1均值）與早期階段（第7天和第3天的PCoA1均值）之間的差異值，以代表其個(gè)體微生物組成熟的速度。VMT組顯示出比對(duì)照組更快的成熟速度（p = 0.022，圖S5A）。線(xiàn)性回歸分析結(jié)果顯示更快的成熟速度與更高的ASQ-3得分顯著相關(guān)（p = 0.008，圖S5B）。在調(diào)整了孕周、出生體重和嬰兒性別后，結(jié)果仍具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p = 0.007）。這些結(jié)果表明VMT組加速嬰兒腸道菌群成熟，使其與陰道分娩的嬰兒相似。

圖3. CON組和VMT組嬰兒腸道微生物群的動(dòng)態(tài)變化

圖4. CON組和VMT組嬰兒腸道主要微生物區(qū)系的變化軌跡

VMT改善了部分腸道代謝物和菌群代謝途徑

本研究使用靶向代謝組學(xué)對(duì)嬰兒糞便中的300種代謝物進(jìn)行絕對(duì)定量。共檢測(cè)到288種代謝物在至少10%的樣本中存在，并納入后續(xù)分析(圖S6)。代謝物的數(shù)量差異較大，亞油酸（平均213.97 mmol/g）、L-半胱氨酸（平均125.78 mmol/g）和乙酸（平均91.22 mmol/g）是主要的糞便代謝物。通過(guò)Procrustes分析檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)嬰兒腸道菌群和代謝組存在顯著的協(xié)變關(guān)系，但效應(yīng)大小較輕微（M2 = 0.779，p = 0.001，999次置換檢驗(yàn)）。M2值在出生后的第3天到第42天逐漸降低，表明腸道菌群和代謝組之間的協(xié)變關(guān)系隨著時(shí)間的推移變得更強(qiáng)。計(jì)算了VMT組和對(duì)照組剖宮產(chǎn)嬰兒的代謝組Bray-Curtis距離與陰道分娩組（VD組）嬰兒的代謝組之間的距離。最初VMT組的代謝組與VD組相比并沒(méi)有顯著更相似的特征，而對(duì)照組則相對(duì)較近。然而到了第42天，VMT組的腸道代謝組有一定趨向于與VD組的代謝組聚類(lèi)，見(jiàn)圖S6GH。

圖S6. 各組各時(shí)間點(diǎn)腸道代謝物組成及代謝物組比較

陰道菌群種植可以增加15種腸道代謝物水平（圖5A）。其中包括多種碳水化合物、氨基酸、熊去氧膽酸、L-乳酸、肌肽、羥基苯乳酸、香草酸、乙酸和吲哚乳酸。其中L-乳酸的顯著性最高（p < 0.001，F(xiàn)DR = 0.024），與VMT組中觀察到的乳桿菌水平高于對(duì)照組相一致（圖4C）。此外，KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)的代謝通路分析顯示陰道菌群種植上調(diào)22條代謝通路水平，如碳水化合物代謝、能量代謝、氨基酸代謝信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（HIF-1信號(hào)通路和cAMP信號(hào)通路）（圖5B）。67種糞便代謝物與腸道微生物成熟度顯著相關(guān)，主要分為氨基酸、膽汁酸、有機(jī)酸、脂肪酸和肉堿。其中，γ-氨基丁酸（GABA）與腸道微生物成熟度呈最高正相關(guān)，而L-肉堿與之呈最高負(fù)相關(guān)。這些結(jié)果表明，VMT對(duì)調(diào)節(jié)某些糞便代謝物和代謝功能水平具有影響。42天時(shí)L-肉堿水平與6個(gè)月時(shí)的ASQ-3總分呈顯著負(fù)相關(guān)（p = 0.034）。即使在性別、出生體重、孕周和喂養(yǎng)方式等因素進(jìn)行調(diào)整后，這種關(guān)聯(lián)仍然顯著（p = 0.025）。而GABA水平與神經(jīng)發(fā)育評(píng)分沒(méi)有顯著相關(guān)。

圖5. VMT組和CON組腸道微生物代謝組的改變以及與嬰兒神經(jīng)發(fā)育的相關(guān)性

通過(guò)代謝網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)了125個(gè)差異代謝物，它們連接了神經(jīng)發(fā)育評(píng)分、差異微生物分類(lèi)和差異代謝物（圖5C）。其中有15個(gè)是負(fù)相關(guān)，包括克雷伯氏菌和酒石酸。其余大多數(shù)相關(guān)是正相關(guān)，顯示著微生物和代謝物之間的相互促進(jìn)。當(dāng)將腸道微生物和代謝物與神經(jīng)發(fā)育聯(lián)系起來(lái)時(shí)，除了克雷伯氏菌外，其他都呈現(xiàn)出正相關(guān)。所有與神經(jīng)發(fā)育評(píng)分呈正相關(guān)的分類(lèi)與代謝物在VMT組中上調(diào)，而唯一與之呈負(fù)相關(guān)的克雷伯氏菌則被下調(diào)（圖4E），表明VMT可能通過(guò)調(diào)節(jié)特定腸道微生物屬和代謝物來(lái)影響神經(jīng)發(fā)育。

小結(jié)

本研究表明，剖宮產(chǎn)陰道菌群種植組嬰兒3-6月齡的神經(jīng)發(fā)育總分顯著高于剖宮產(chǎn)對(duì)照組；重新捕捉了剖宮產(chǎn)嬰兒腸道微生物的成熟軌跡，發(fā)現(xiàn)VMT可以加速這一過(guò)程。這些發(fā)現(xiàn)提示對(duì)剖宮產(chǎn)嬰兒中實(shí)施VMT具有潛在的神經(jīng)保護(hù)作用，并使其表型更接近于順產(chǎn)嬰兒。此外，陰道菌群種植可以增加15種腸道代謝物水平（乳酸、高香草酸、吲哚乳酸等），并上調(diào)22條代謝通路水平（碳水化合物代謝、能量代謝、氨基酸代謝等）。在本研究中陰道菌群種植并未增加剖宮產(chǎn)嬰兒的不良事件發(fā)生率。

該研究給出了初步臨床證據(jù)，發(fā)現(xiàn)本次干預(yù)對(duì)剖宮產(chǎn)嬰兒安全，且可能通過(guò)修復(fù)嬰兒腸道菌群發(fā)育來(lái)改善其神經(jīng)功能。同時(shí)需指出該研究局限性：首先，將新生兒暴露于母體陰道液可能不僅移植了陰道微生物群，而且也移植了陰道代謝物、真菌群、病毒組和其他物質(zhì)，使得介導(dǎo)陰道微生物群移植功效的確切成分和機(jī)制不夠清楚。需要建立一種更明確的移植母體陰道液的方法。其次，本文只研究了嬰兒出生后42天內(nèi)的腸道微生物群和代謝組，以及出生后半年內(nèi)的神經(jīng)發(fā)育。需要更大的樣本量來(lái)檢查個(gè)性化的近期和遠(yuǎn)期反應(yīng)。

客戶(hù)案例原文

Effects of vaginal microbiota transfer on the neurodevelopment and microbiome of cesarean-born infants: A blinded randomized controlled trial. Cell Host & Microbe. 2023.

繪譜幫你測(cè)

麥特繪譜為上述研究提供Q300全定量代謝組檢測(cè)分析。多年來(lái)本公司深耕靶向定量代謝組學(xué)的創(chuàng)新性方法開(kāi)發(fā)，已研發(fā)出高通量定量準(zhǔn)的Q300、Q500、Q1000等全定量代謝組方法，經(jīng)過(guò)10萬(wàn)例+樣本的驗(yàn)證，已成為深入挖掘功能機(jī)制和臨床轉(zhuǎn)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基石，獲得業(yè)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者們的高度認(rèn)可。截至2023年5月，Q300技術(shù)已協(xié)助客戶(hù)發(fā)表60余篇SCI文章，平均IF>10，成果涵蓋腫瘤/癌癥、代謝性疾病、免疫疾病、神經(jīng)系統(tǒng)性疾病、衰老、環(huán)境毒理學(xué)、中醫(yī)中藥等研究領(lǐng)域。

麥特繪譜專(zhuān)注于代謝組學(xué)與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)疾病研究領(lǐng)域，擁有成熟的代謝組學(xué)檢測(cè)平臺(tái)，以全定量靶向代謝組學(xué)技術(shù)為核心，包括全球獨(dú)有技術(shù)Q1000，Q500、Q300、Q200和各類(lèi)小分子代謝物單獨(dú)檢測(cè)方法共20+系列，兼顧非靶和廣靶。同時(shí)還有菌群16S測(cè)序、宏基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等多組學(xué)及聯(lián)合分析等全套解決方案。獨(dú)家的檢測(cè)技術(shù)、全面的數(shù)據(jù)報(bào)告及專(zhuān)業(yè)科研級(jí)別的售后探討，助您科研探索之路不斷創(chuàng)新和突破。歡迎聯(lián)系獲取詳細(xì)資料！