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兒童出生及生長階段內(nèi)腸道菌群是如何發(fā)育的?
所周知,腸道內(nèi)存在著以微生物為主的致密生態(tài)系統(tǒng),該生態(tài)系統(tǒng)自出生時(shí)便已經(jīng)存在。然而,不同的菌株是何時(shí),以何種方式在腸道中定植的至今仍然未知。來自瑞典Gothenburg大學(xué)的Fredrik Backhed教授等人探究了瑞典境內(nèi)471名兒童從出生至5歲時(shí)腸道的微生物種群變化特征,并且將其與成年人的腸道菌群構(gòu)成進(jìn)行了對(duì)比,從而揭示了特定腸道菌群隨年齡變化在腸道中的演化趨勢。
在該研究中,作者首先收集了471名瑞典兒童從出生1周,4月,12月,3年一級(jí)5年時(shí)的糞便樣本,同時(shí)收集了母親在分娩時(shí)的糞便樣本,隨后將其進(jìn)行了16s rDNA測序分析??傮w數(shù)據(jù)顯示:平均每份樣品中能夠獲得56222條序列讀出,其中共包括1434 個(gè)獨(dú)立的序列特征(OTU)。隨著兒童年齡的增長,糞便樣本中菌群的alpha多樣性隨之增加,然而,5歲兒童的菌群alpha多樣性相比成年人仍有不少差距。此外,母親分娩時(shí)的腸道菌群alpha多樣性以及菌群構(gòu)成相比普通成年人也有明顯區(qū)別。
(圖1,兒童不同年齡段腸道菌群的多樣性及其與成年人的差異)
進(jìn)一步,作者從中挑選了樣品保留完整的213名兒童樣本(從4個(gè)月到5歲均有收集到的糞便樣本)通過對(duì)年齡以及腸道菌群的變化之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行系統(tǒng)性分析,作者發(fā)現(xiàn)隨著年齡的增長,腸道菌群的alpha多樣性明顯增加,平均每個(gè)月增加3.9個(gè)單位。UniFrac分析顯示兒童的糞便菌群構(gòu)成隨著年齡增長將越來越向成年人靠近,這一變化趨勢在4-12個(gè)月時(shí)最為明顯。
(圖2,特定菌群隨兒童年齡豐度變化趨勢)
通過比較在4個(gè)月到5歲的生長過程中兒童糞便樣本中特定菌群的變化情況,作者將變化趨勢大的菌群分為四類,其中包括:1)4月時(shí)豐度最高的菌群;2)12月時(shí)豐度最高的菌群;3)4-12月時(shí)豐度增長最會(huì)明顯,但在3歲時(shí)達(dá)到穩(wěn)定的菌群;4)12月之后豐度開始增長,直到3-5歲時(shí)仍有上升趨勢的菌群。第一類群中主要包括Bifidobacterium以及其它乳酸菌;第二類群中主要包括Eubacterium 以及Ruminococcus。第三類群中主要包括Bacteroides,第四類群中主要包括氫代謝細(xì)菌,例如Methanobrevibacter, Desulfovibrio以及Bilophila。
綜上,作者通過對(duì)兒童生長階段的不同時(shí)期的菌群構(gòu)成以及多樣性進(jìn)行了系統(tǒng)性分析,揭示了不同菌群在兒童發(fā)育階段的演化特征,并且揭示了其與成年人腸道菌群的差異。該研究進(jìn)一步證明腸道菌群的演化與宿主的年齡之間存在密不可分的聯(lián)系。
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