生命早期因素和生活方式对学龄儿童肠道微生物群和代谢表型的影响
深圳华大基因Ilja C. W. Arts和Karsten Kristiansen于2019年1月4日在《Microbiome》上发表了题目为《Impact of early events and lifestyle on the gut microbiota and metabolic phenotypes in young school-age children》的文章。该研究揭示了荷兰的健康的早期学龄儿童的肠道微生物结构和功能的重要特征，其受到某些早期生活因素如母乳喂养持续时间和学前饮食习惯的影响。研究结果表明，对饮食生活方式产生的不同代谢反应受到肠道微生物群的组成和功能潜力的影响，这意味着根据肠道微生物群体肠型将儿童进行分类可能会被纳入未来儿童膳食摄入量与代谢健康之间关系的调查中。
研究摘要
背景：肠道微生物群从出生开始演变，并且在早期生活中受到诸如分娩方式，婴儿喂养方式以及母婴抗生素使用等事件的影响。然而，我们对大龄儿童肠道微生物群发育的了解还是较少的。并且，生命早期的一些因素和学前生活方式在多大程度上调节了肠道微生物群的组成，以及这对学龄期儿童全身代谢调节的影响都还是不清楚的。
结果：利用KOALA出生队列研究（荷兰的一个长期前瞻性出生队列，广泛收集了高质量的宿主元数据），我们应用了宏基因组测序并系统地调查了6-9岁儿童的肠道微生物群。我们在281名荷兰学龄儿童中展示了一个整体成人样的肠道微生物群，并鉴定了3种分别由Bacteroides，Prevotella和Bifidobacterium主导的肠型。重要的是，我们发现早期母乳喂养持续时间和学前饮食生活方式与学龄期儿童肠道微生物群的组成和功能能力相关。令人惊讶的是，学前饮食生活方式与代谢表型之间的相关性主要取决于肠型。因此，在具有拟杆菌和普氏菌属肠型的个体中观察到高膳食纤维消耗和低血浆胰岛素水平之间的负相关性，但在双歧杆菌肠型个体中未观察到。双歧杆菌肠型个体显示总体较低的微生物基因丰富度，α-多样性，功能性复杂碳水化合物发酵的潜力，以及丁酸盐和琥珀酸盐的生产。双歧杆菌肠型中高总脂肪消耗和升高的血浆游离脂肪酸水平与链球菌的共同发生相关。
结论：我们的工作强调了母乳喂养持续时间和学前饮食生活方式对学龄儿童肠道微生物群的持续影响，并根据肠型显示出儿童的独特的成分和功能潜力。该研究结果强调了宿主代谢表型与饮食模式之间特定的肠型特异性联系，强调了在研究饮食代谢反应时基于微生物组的分层的重要性。未来的饮食干预研究显然需要检查肠道微生物- 饮食- 宿主关系，以促进有关改善儿童代谢健康的知识建议。
关键词：学龄儿童，肠道微生物群，肠型，代谢表型
文中主要图片说明
图1 荷兰早期学龄儿童与成人之间的比较。a在KOALA队列中收集的一些表型数据。b框图显示了早期学龄儿童（n = 281）和健康成人（n = 62）中基于基因的α-多样性（香农指数）。c基于属的主成分分析（PCA）。d基于属谱的组内和组间β多样性的箱形图。e箱形图显示了儿童和成人中十种最丰富的属。 用红色表示在儿童中富含的属，蓝色表示在成人中富含的属。
图2 基于肠道微生物组将早期学龄儿童分为三种肠型。a散点图表示在早期学龄确定的三种肠型。b属丰富框图显示了每种肠型的主要贡献者。c肠型中丰富的菌种之间的相关性，每个菌种的log10转化的相对丰度由圆形区域表示。仅显示每种肠型中最丰富的前10。红线表示正相关，灰线表示负相关。
图3 与学龄期儿童肠道微生物群相关的多个早期事件和学前生活方式。a PCA显示儿童的多变量变异以及不同因素对PC1和PC2的主要贡献。包括早期事件和学前生活方式在内的18个因素（附加文件1：表S1）受到PCA的影响，PC1或PC2成分得分≥0.2的那些因子被显示为主要贡献者。b在肠型之间PCA的主要贡献者。c PERMANOVA研究了单因素早期事件和学前生活方式对整个队列和每个肠道内肠道微生物基因谱的影响。
图4 丁酸盐，琥珀酸盐和丙酸盐产生潜力的差异与肠型相关。a途径显示从巴豆酰辅酶A到丁酸盐的最终生物合成步骤中涉及的基因，包括bcd（丁酰辅酶A脱氢酶，K00248），ptb基因（磷酸丁酰转移酶，K00634），buk基因（丁酸激酶，K00929）和丁酸（丁酰基）CoA：乙酸CoA转移酶，K01034）。b每种肠型内丁酸盐生成涉及的基因的相对丰度。c参与琥珀酸生成的基因的相对丰度（每种肠型内的琥珀酸脱氢酶复合物（K00239，K00240和K00241））。d根据每种肠型内注释的细菌种类列出的bcd基因（K00248）的平均相对丰度。e根据每种肠型内注释的细菌种类列出的sdhA基因（K00239）的平均相对丰度。
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