文献解读 | 母婴菌群16S测序：益生菌在新生儿肠道菌群形成中的作用！

一、背景介绍

一般认为，胎儿未出生之前处于无菌的子宫环境，菌群定植是从分娩开始，然近年多项研究在胎盘、羊水、胎粪中检测到细菌DNA，提示存在宫内菌群定植的可能性，但此类观点存争议；另外母体的肠道、阴道、胎盘等均可传递细菌，但这些器官对新生儿肠道菌群的贡献尚无定量数据支持，即便阴道一直被默认是首要来源，但缺乏纵向追踪数据，而胎盘菌群能否传递被质疑；再者，临床常给孕妇服用益生菌，以缓解便秘或预防婴幼儿过敏，尽管报道显示可降低后代湿疹、哮喘发生率，但此类收益是否通过母体传递细菌实现，在此研究之前，仍然是处于空白状态。

 

二、材料方法

研究包括了26对母婴，其中益生菌组11对，对照组15对，益生菌组自妊娠32周至分娩，每日口服益生菌片；收集样本类型包括母体粪便、阴道拭子、胎盘组织、新生儿第1天、第3天、第14天、6月龄粪便，样本采集后即置于−80°C冻存。样本检测采用16S rRNA高通量测序，DNA提取采用CTAB/SDS法，测序平台为Ion S5™ XL；原始数据去除接头和引物序列，合并过滤低质量序列与嵌合体，使用UPARSE聚类OTUs，采用Silva数据库和Mothur进行分类学注释至属水平。菌群多样性分析包括Alpha多样性，Beta多样性、稀疏化多样性分析；微生物溯源分析使用FEAST算法，分析母体样本与婴儿样本关联；补充使用Rasmussen等方法，基于Fisher精确检验计算OTU水平的母婴传递概率；波动性分析基于计算同一婴儿各时间点样本的Aitchison距离，评估菌群时间稳定性；组间比较对连续变量采用t检验（正态）或Wilcoxon秩和检验（非参数）；分类变量采用Fisher精确检验；多组比较采用Kruskal–Wallis检验及Bonferroni校正；β多样性组间差异采用PERMANOVA（基于Bray–Curtis距离）。

 

三、结果讨论

研究显示两组T1–T4各样本Chao1指数无差异，尽管益生菌组T1样本Simpson指数低，但在T2–T4无差异；母体TF/TV/TP样本的α多样性在两组间始终无差异，表明益生菌干预未改变母体菌群复杂性，仅对新生儿出生瞬间的菌群结构产生瞬时扰动。β多样性分析表明T1时两组之间菌群结构不同，配对Bray–Curtis距离分析显示阴道菌群（TV）样本与新生儿菌群距离始终最大，表明阴道对新生儿肠道定植贡献微弱，而母肠（TF）与胎盘（TP）贡献相当；波动性分析显示在1–3天，益生菌组波动性低于对照组，之外两组无差异；表明了益生菌干预未显著改变母婴菌群距离，并且挑战了阴道主导的垂直传播理论。FEAST溯源显示母体肠道和胎盘是新生儿菌群主要来源，对照组数据中发现，多个拟杆菌属OTU在T1即显示高传递概率，来源为TF和TP，强调了内源性母体菌株在垂直传播中的核心地位，而益生菌加强了母体胎盘来源菌群对婴儿胎便菌群组成的贡献，提供了益生菌可调控胎盘微生物向胎儿传递的证据。

 

四、研究结论

研究证实了孕期补充益生菌提升了婴儿出生最初几天的菌群稳定性，并增强胎盘微生物对新生儿肠道的贡献，并挑战了“阴道主导定植”的传统观点，凸显母体胎盘和肠道为新生儿肠道菌群关键来源。发现强调生命早期微生态干预的时间窗口价值，为围产期给予益生菌使用，提供新机制依据，而开展多部位、纵向菌群检测，有助于精准评估垂直传播动态，推动临床干预转向个性化母婴健康管理，具有重要转化潜力。

 

五、结果展开

图1. 显示本次临床试验流程图。

 

纳入26对母婴，其中益生菌试验组11对，对照组15对。试验组母体每日两次口服益生菌，持续到分娩；新生儿均为足月阴道分娩，并在出生后前6个月纯母乳喂养。研究采集母体粪便、阴道和胎盘样本，以及新生儿第1天、第3天、第14天和6月龄的粪便样本，进行菌群分析。

 

图2. 显示母体与新生儿样本菌群的Alpha多样性分析。

 

A. Chao1指数显示样本菌群的物种丰富度。
B. Simpson指数显示菌群物种均匀度与整体多样性。

注释：TF、TV、TP分别代表母体肠道、阴道和胎盘样本；T1、T2、T3、T4分别对应新生儿出生后第1天、第3天、第14天和第6个月的肠道样本。

 

图3. 显示母体与新生儿样本菌群的Beta多样性分析。

 

A. 显示基于Bray–Curtis距离的PCoA图，分别对比了对照组与益生菌组在母体样本（左）及新生儿样本（右）菌群整体组成。

B. 分别显示了对照组（左）及益生菌组（右）母体与新生儿样本在不同时间点的Bray–Curtis距离。

 

图4. 显示对照组与益生菌试验组新生儿肠道菌群在不同时段（出生后第1–3天、第3–14天及第14–180天）的波动度比较。

 

图5. 箱线图展示对照组与益生菌组中新生儿在4个时间点（T1、T2、T3、T4）时肠道中双歧杆菌、乳杆菌和链球菌的相对丰度对比。

 

图6. FEAST溯源分析显示新生儿肠道菌群在4个时间点的构成来源。

 

A. 显示对照组（上）与益生菌组（下）新生儿在不同时间点（T1–T4）时，来源于母体的菌群所占比例会随时间的变化。

B. 显示母体肠道（左）、阴道（中）、胎盘（右）菌群对新生儿肠道菌群贡献度的时间变化。

 

图7. 显示从母体到婴儿的特定菌群传递。

 

A. 显示对照组从母体到婴儿的特定菌群传递，主要显示Bacteroides（拟杆菌属）与Bifidobacterium（双歧杆菌属）中具有代表性的OTU（操作分类单元）。
B. 显示益生菌组从母体到婴儿的特定菌群传递，主要显示Bacteroides（拟杆菌属）与Bifidobacterium（双歧杆菌属）中具有代表性的OTU（操作分类单元）。

注释：若OTU的OR>1且P<0.05，则认为该OTU存在显著的母体到新生儿传播，箭头指示传递路径，圆圈大小代表在新生儿肠道中的数量或丰度。

 

参考文献：

Meng, L., Fan, G., Xie, H. et al. Maternal–to–neonatal microbial transmission and impact of prenatal probiotics on neonatal gut development. J Transl Med 23, 1198 (2025).