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研究人员可以窥见生命早期的微生物组发展

费城儿童医院(CHOP)的一组研究人员描述了肠道微生物组在婴儿最初几个小时内如何发育,为环境变化如何影响生命后期的健康和疾病提供了关键的基线。这项发现由《自然微生物学》杂志在线发表。

虽然研究人员了解了很多的重要连接种细菌在肠道微生物与人体健康,这些怎么种,使得他们不能完全理解婴儿和哪些功能出现。

CHOP微生物组中心的分析核心主任Kyle Bittinger博士说:“最终,儿童的肠道会容纳数百种不同的细菌,但是出生时可能只有10种或更少的细菌。”该研究的第一作者。“我们想了解为什么这些特殊细菌会首先出现,以及它们在生命的最初几个小时中在做什么。”

该研究小组的研究重点是三种细菌,即大肠杆菌,粪肠球菌和寻常型细菌,因为迄今为止已经在婴儿中发现了最多的细菌。他们分析了这些细菌的基因组,以确定它们为何在婴儿中生长。此外,研究小组还对微生物组在此开发阶段中存在的蛋白质和代谢物或小分子进行了表征。

收集这些信息的挑战之一是,在生命的最初几个小时中,从粪便样本中收集的任何DNA都不是细菌的,而是婴儿本身的。研究人员直到婴儿大约16小时才看到细菌以可检测的浓度出现。

研究小组发现了证据,即肠道微生物组的初始环境是厌氧的,这与流行的模型相反,当时的模型认为,只有在细菌生长并消耗氧气后,肠道才会变得有氧。证据来自观察细菌消耗氨基酸的顺序。

研究小组还观察到代谢物水平通常与细菌检测一致。通常由肠道细菌(例如乙酸盐和琥珀酸盐)产生的分子在检测到细菌的样品中上升。此外,含有细菌的样品中某些蛋白质的水平下降,这表明细菌可能已经在摄取这些蛋白质以促进生长。

对这些婴儿中研究的三种细菌种类的分析表明,每种细菌的多种菌株已经出现。

Bittinger说:“有了我们所掌握的信息,当我们继续追踪这些婴儿时,我们就可以追踪他们,并观察这些早期细菌菌株会停留多长时间。” “然后我们可以在以后的样本中看到这种初始化学活性的后果,并希望指出可能会影响儿童后期健康的早期变化。”

研究人员希望利用研究结果来确定肠道微生物组的发育如何影响体重增加。参与这项研究的婴儿将被追踪到生命的头两年。此外,参与研究的所有88名婴儿均为非裔美国人,因此,儿童肥胖成为人们日益关注的问题。

“很少有研究关注非裔美国人的婴儿生长方式,”人类风变学中心副主任,营养与生长实验室主任,医学博士巴贝特·泽梅尔(Babette Zemel)博士说。 CHOP健康体重计划的研究员,宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院的儿科研究教授,该研究的资深合著者。“有了这个重要的第一部分,我们就可以追踪这些健康足月儿 并了解正常的生长方式,以便将来在微生物组的变化对儿童产生不利影响时我们可以进行干预。”

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