Cell｜长双歧杆菌不同分支“分工合作”，配合喂养方式助力宝宝成长

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关键词： Cell宝宝合作

资讯来源：BioArt

发布时间： 2022-12-24

撰文｜617

肠道微生物组对于宝宝健康成长发育具有重要意义，而母乳是影响肠道微生物组组成的一个关键因素。母乳中含有多种营养因素，包括多种类型的母乳寡糖 （ HMO ）。HMO是母乳中的第三大营养素，可以促进双歧杆菌等有益菌的生长，并有利于婴儿免疫系统的发展。

世界卫生组织建议全世界的妈妈纯母乳喂养6个月，以保证宝宝获得最佳的生长发育及健康。此后在添加适当辅食的基础上，继续母乳喂养至2岁或2岁以上。尽管目前已有许多研究探究了母乳与肠道微生物组之间的关系，但是尚不清楚在母乳+辅食的混合喂养过程中，辅食与肠道微生物组之间的互相作用，同时也尚不清楚在这一混合喂养过程中不同地区婴儿肠道微生物组的差异情况。

近日，Broad研究所Ramnik J. Xavier团队和雀巢健康科学公司的Olga Sakwinska团队共同在Cell杂志上发表了题为 A distinct clade of Bifidobacterium longum in the gut of Bangladeshi children thrives during weaning 的文章。该文对222名孟加拉国婴儿出生后前2年中的粪便微生物组和代谢组进行了纵向分析， 鉴定出3个长双歧杆菌分支，其中一个可利用母乳寡糖HMO和植物多糖的分支在混合喂养期间占据优势 。此外，还发现这些长双歧杆菌分支及其相关代谢物与婴儿腹泻和生长有关。

作者收集了孟加拉国达卡222名儿童从出生到出生后前2年的粪便样本（每名儿童最多收集7个样本），并对这些样本进行了宏基因组检测和非靶向代谢组检测。结果显示微生物组和代谢组数据均随着时间发生明显变化——微生物组的多样性和代谢组的丰富度不断增加。并且还发现，从出生后2到24个月内，微生物组的物种组成与代谢物谱之间存在显著的相关性，表明婴儿的肠道代谢组受到肠道微生物代谢的影响。

其中，在15个月之前双歧杆菌都是婴儿肠道中的优势微生物，随后普雷沃氏菌的丰度不断增加。在从纯母乳喂养过渡到混合喂养（母乳+辅食）的过程中，有23个菌种发生显著变化，包括多种双歧杆菌。

整体来说，长双歧杆菌是该队列中最丰富的菌种。长双歧杆菌是双歧杆菌属的成员之一，包括多个亚种。长双歧杆菌的不同亚种具有独特的代谢特征，并且在不同群体中的流行率和丰度不相同，具体受到宿主年龄和地理位置等因素的影响。考虑到其不同亚种的特征不同，因此，作者进一步用StrainPhlAn软件对长双歧杆菌进行了分析。

进化树结果表明，在该队列中存在3个不同的长双歧杆菌分支。其中两个分支分别对应于长双歧杆菌长亚种和长双歧杆菌婴儿亚种，第三个则与长双歧杆菌suis/suillm亚种存在一定的相似性（ANI≥98.1%），被命名为过渡型长双歧杆菌。

为了进一步确认进化树得到的三个分支，作者利用保存的粪便对长双歧杆菌进行了分离培养，并进行了长读长测序，最终发现了5株长双歧杆菌菌株（NCC 5000-5004）。聚类结果显示，这5株菌株与长双歧杆菌长亚种和长双歧杆菌婴儿亚种分开，而与长双歧杆菌suis/suillm亚种具有一定的相似性，进一步确认了进化树的结果。

随后，作者分析了这三个分支随时间的变化情况。结果表明，在早期（通常为纯母乳喂养），长双歧杆菌婴儿亚种占据优势地位，随后（混合喂养阶段）过渡型长双歧杆菌逐渐增加成为优势分支，并在15-18个月达到稳定，最后，在24个月左右（停止母乳喂养），长双歧杆菌长亚种成为优势分支，提示这一变化与喂养方式的变化紧密相关。

接着，作者利用过去已经发表的公开数据（含8个国家）评估了过渡型长双歧杆菌在全球不同地区人群中的分布情况。结果表明，8个国家中的7个都鉴定了该分支，但是在其他地区的相对丰度显著低于在孟加拉国样本中的丰度。而且另一篇同样探究了孟加拉国肠道微生物组的研究也展现出与该研究类似的规律模式。

由于长双歧杆菌不同分支的丰度变化与喂养模式之间存在强关联，因此作者进一步探究了分支的功能与喂养模式之间的潜在联系。结果表明，过渡型长双歧杆菌具有可以利用HMO和植物多糖的基因，提示这一分支可能在断奶阶段的肠道生态系统转变和宿主发育过程中起到关键作用。

为了进一步了解长双歧杆菌不同分支在体内的代谢活动差异，作者根据样本中最多的长双歧杆菌分支对样本进行了划分，并比较了不同组的粪便代谢组情况，结果表明不同组的代谢组存在显著差异，说明长双歧杆菌的三个分支对粪便代谢谱具有较大的影响。进一步作者使用线性混合模型探究了与不同分支相关的代谢物。结果显示，与长双歧杆菌婴儿亚种相关的代谢物最多，其次是过渡型长双歧杆菌、长双歧杆菌长亚种。与三个分支均相关的代谢物质只有2种，提示不同分支具有自己独特的代谢物。

其中，过渡型长双歧杆菌与哌啶酸最为相关。并且，作者还利用mass shift网络发现了哌啶酸的潜在前体——代谢物hp_QI27050。有意思的是，一个来自于过渡型长双歧杆菌的酶催化的反应与hp_QI27050转变为哌啶酸的反应高度相似，提示过渡型长双歧杆菌可以将hp_QI27050转变为哌啶酸。

随后，作者探究了粪便微生物组及代谢物与健康（腹泻）之间的关系。结果显示，与季节变化部分一致的微生物变化（机会致病菌的增加、双歧杆菌的减少）、微生物有氧呼吸功能和代谢物苯乳酸与腹泻的严重程度和发病率相关。

最后作者探究了粪便微生物组及代谢物与儿童生长之间的关系。结果显示，长双歧杆菌婴儿亚种和N-乙酰谷氨酸与儿童早期的生长呈现正相关。