妊娠期女性微生物組互作及演替規(guī)律

懷孕是女性生命中的一段重要時光，是每位準(zhǔn)媽媽生命中的一段特殊旅程，它不僅伴隨著母親身體的巨大變化，還涉及到母親微生物組在體內(nèi)的復(fù)雜互動【1,2】。微生物組是指生活在我們身體內(nèi)外的微小生物的總體，包括細(xì)菌、真菌和病毒等。這些微生物在我們的身體中扮演著關(guān)鍵的角色，影響著我們的健康和疾病的發(fā)生發(fā)展【3,4】。孕期女性體內(nèi)存在著龐大而復(fù)雜的微生物群落。這一群落包括了腸道、陰道和口腔等多個部位的微生物，它們與孕婦的健康和胎兒的發(fā)育息息相關(guān)【5,6】。研究表明，在懷孕過程中，孕婦體內(nèi)的微生物組會經(jīng)歷巨大的改變，孕期不同階段這些微生物的變化可能影響孕期婦女的免疫系統(tǒng)、新陳代謝平衡以及整體身體的健康狀況，并且與未來新生兒的免疫系統(tǒng)發(fā)育密切相關(guān)。然而，目前我們對于不同妊娠階段、孕婦不同身體位點(diǎn)的微生物組的動態(tài)演變規(guī)律還知之甚少，缺乏全面有效的數(shù)據(jù)和方法來評估不同地域人群的微生物組在健康孕期和不同妊娠期綜合征影響下的轉(zhuǎn)變。

近日，中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院趙方慶研究員團(tuán)隊(duì)與海軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院（上海長征醫(yī)院）生殖醫(yī)學(xué)中心孫寧霞主任團(tuán)隊(duì)合作在Science Bulletin發(fā)表題為“Spatiotemporal patterns of the pregnancy microbiome and links to reproductive disorders”的封面文章。該研究通過系統(tǒng)整合和深度挖掘超過10000例妊娠期女性微生物樣本，繪制了母體多個身體部位微生物和妊娠期疾病之間的系統(tǒng)生物學(xué)圖景，揭示了不同妊娠期綜合征的菌群擾動規(guī)律，為解析妊娠期女性微生物組基線特征及與健康和疾病的交互關(guān)系提供了重要的理論基礎(chǔ)。

該研究發(fā)現(xiàn)妊娠期女性的腸道微生物組隨著妊娠進(jìn)程會不斷演變，且受到明顯的地域因素影響。與西方國家相比，中國妊娠期女性的腸道菌群更加多樣，且富含丁酸產(chǎn)生菌（圖1）。隨著妊娠期推進(jìn)，腸道微生物組的多樣性和構(gòu)成也發(fā)生明顯變化，這與妊娠期激素水平變化相適應(yīng)，可能影響母體新陳代謝和免疫系統(tǒng)。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)擬桿菌屬細(xì)菌豐度增加與妊娠期糖尿病發(fā)病率升高顯著相關(guān)，這種細(xì)菌有望成為監(jiān)測妊娠期健康的重要標(biāo)志物。

圖1 孕期腸道微生物的時空特征

與腸道微生物不同，不同地域人群的陰道微生物在妊娠期出現(xiàn)趨同變化。雖然不同國家女性在陰道菌群組成上存在差異，但隨著妊娠期推進(jìn)，這些差異逐漸減小，呈現(xiàn)更一致模式——微生物多樣性降低，乳酸桿菌豐度顯著增加（圖2）。這種一致趨勢表明，陰道微生物可能對所有孕婦激素變化有相似響應(yīng)。當(dāng)以乳桿菌為主的微生物生態(tài)被破壞，妊娠結(jié)局可能受影響。該研究發(fā)現(xiàn)，早產(chǎn)孕婦的陰道菌群網(wǎng)絡(luò)相比健康孕婦擾動更大，早產(chǎn)組乳酸桿菌豐度顯著下降，這種現(xiàn)象甚至可在妊娠早期觀察到，并可由機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測。陰道微生物平衡與女性生殖健康密切相關(guān)。因此，了解其動態(tài)變化有助于促進(jìn)母嬰健康，對評估和預(yù)測早產(chǎn)風(fēng)險具有重要臨床意義。

圖2 孕期陰道微生物的動態(tài)演變

通過比較不同地域健康孕婦口腔微生物，研究人員發(fā)現(xiàn)，與腸道和陰道微生物顯著變化不同，妊娠期口腔菌群變化較為穩(wěn)定，物種組成和多樣性整個孕期變化不大。然而，妊娠期糖尿病患者口腔微生物在組成和多樣性與健康孕婦有明顯差異，其中鏈球菌屬顯著減少，棒狀桿菌屬增加（圖3）。這些變化可能為妊娠糖尿病早期診斷提供依據(jù)。同時也意味著，口腔微生物可能成為一種相對穩(wěn)定且易檢測的指標(biāo)，用以監(jiān)測孕期健康。

圖3 妊娠期綜合征的菌群標(biāo)志物

該項(xiàng)研究為我們更全面地理解妊娠期女性微生物組的動態(tài)變化提供了新的線索。妊娠期微生物的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)對孕婦和胎兒的健康產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響，而這一領(lǐng)域的深入研究有望為未來的臨床實(shí)踐和醫(yī)療技術(shù)提供新的思路。

中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院的博士后肖力文和中國科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院碩士研究生周田為該文的共同第一作者，中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院的趙方慶研究員和海軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院（上海長征醫(yī)院）生殖醫(yī)學(xué)中心孫寧霞主任為該文的共同通訊作者。

【參考文獻(xiàn)】

1 Koren, O., Konnikova, L., Brodin, P., Mysorekar, I. U. & Collado, M. C. The maternal gut microbiome in pregnancy: implications for the developing immune system. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 21, 35-45, doi:10.1038/s41575-023-00864-2 (2023).

2 Zhou, T., Xiao, L., Zuo, Z. & Zhao, F. MAMI: a comprehensive database of mother–infant microbiome and probiotic resources. Nucleic acids research 5, D738-D746, doi:10.1093/nar/gkad813 (2023).

3 El Tekle, G. & Garrett, W. S. Bacteria in cancer initiation, promotion and progression. Nat Rev Cancer 23, 600–618, doi:10.1038/s41568-023-00594-2 (2023).

4 Sorbara, M. T. & Pamer, E. G. Microbiome-based therapeutics. Nat Rev Microbiol 20, 365-380, doi:10.1038/s41579-021-00667-9 (2022).

5 Xiao, L. & Zhao, F. Microbial transmission, colonisation and succession: from pregnancy to infancy. Gut 72, 772-786, doi:10.1136/gutjnl-2022-328970 (2023).

6 France, M., Alizadeh, M., Brown, S., Ma, B. & Ravel, J. Towards a deeper understanding of the vaginal microbiota. Nat Microbiol 7, 367-378, doi:10.1038/s41564-022-01083-2 (2022).

了解詳情，請閱讀原文
?https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.02.001?