2017年至今，伯明翰大學(xué)的兩位博士通過(guò)基因組工具和計(jì)算機(jī)分析大量的基因數(shù)據(jù)，用以識(shí)別腸道微生物群中的菌株。

  這種微生物組“指紋”方法有助于顯示人類嬰兒或老鼠幼崽微生物群的母體來(lái)源，也顯示了同居幾十年后分開生活的成年雙胞胎腸道微生物菌株的極端持久性。

  總的來(lái)說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)隨著嬰兒腸道微生物群的發(fā)展，微生物菌株的特異性存在個(gè)體化模式。

  嬰兒腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)

  嬰兒腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)始于微生物組成的短期變化，最終轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的微生物組成，這是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。這些穩(wěn)定的微生物-宿主相互作用，對(duì)于食物的有效消化、健康的免疫發(fā)展和抵抗病原體的定植至關(guān)重要。

  Morrow說(shuō)：“一般來(lái)說(shuō)，早期腸道微生物群落主要由能以母乳或配方奶粉中的碳水化合物為食的微生物，比如嬰兒雙歧桿菌。”隨著嬰兒的成長(zhǎng)，向固體食物和物理生長(zhǎng)的過(guò)渡導(dǎo)致腸道空間結(jié)構(gòu)的變化，這導(dǎo)致了物理和化學(xué)環(huán)境的變化，為微生物菌株的生長(zhǎng)提供了新的生態(tài)位機(jī)會(huì)。這種生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變與腸內(nèi)微生物群落結(jié)構(gòu)中類桿菌（如外陰擬桿菌）的出現(xiàn)有關(guān)。”

  研究分析兩個(gè)宏基因組DNA測(cè)序數(shù)據(jù)集

  UAB的研究人員將他們的微生物指紋技術(shù)應(yīng)用于兩個(gè)宏基因組DNA測(cè)序數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)集來(lái)自于其他人先前發(fā)表的研究，以時(shí)間序列的形式收集嬰幼兒糞便樣本。第一組31名嬰兒在出生后不久、1歲、2歲和3歲時(shí)采集樣本。其中14名兒童接受了多種抗生素治療，可以破壞腸道菌群；其余兒童沒有抗生素。第二組數(shù)據(jù)包括9名從6個(gè)月大到6歲的嬰兒，其中4名曾服用多種抗生素。

  在第一組數(shù)據(jù)集中的17名嬰兒在出生后三年內(nèi)沒有服用抗生素，他們發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)定和不穩(wěn)定微生物菌株的嬰兒特有模式。在分析的20種細(xì)菌中，只有一名嬰兒沒有鑒定出穩(wěn)定的菌株。在14名服用過(guò)多劑量抗生素的嬰兒中，有10名嬰兒表現(xiàn)出一種獨(dú)特的短暫菌株模式，在多次抗生素治療后，短暫出現(xiàn)。

  在第二組數(shù)據(jù)中，UAB研究人員分析了外陰類桿菌和嬰兒雙歧桿菌在出生后6年內(nèi)腸道微生物菌株的穩(wěn)定性。他們發(fā)現(xiàn)了不同優(yōu)勢(shì)微生物菌株的個(gè)體特異性模式，這些模式與抗生素暴露和出生方式無(wú)關(guān)。重要的是，外陰雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌的菌株變化之間沒有明顯的聯(lián)系。一個(gè)嬰兒接受多種抗生素治療后，由于嬰兒雙歧桿菌菌株發(fā)生了廣泛的變化，而普通雙歧桿菌菌株的變化有限，而另一名接受多種抗生素治療的嬰兒具有相反的菌株變化模式。

  研究人員還看到了幾個(gè)例子，在沒有抗生素治療的情況下，短暫的微生物菌株發(fā)生了變化，隨后又恢復(fù)到優(yōu)勢(shì)菌株。雖然這些變化的驅(qū)動(dòng)力尚不清楚，但也有幾個(gè)例子表明，外陰雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌發(fā)生了嬰兒特有的完全應(yīng)變變化。這些嬰兒的元數(shù)據(jù)顯示，這些變化與性別、原籍國(guó)、分娩方式或嬰兒是否會(huì)患糖尿病沒有明顯的相關(guān)性。

  Koo和Morrow說(shuō)：“我們使用這兩個(gè)數(shù)據(jù)集的分析結(jié)果表明，微生物菌株的變化是嬰兒腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展中固有的。此外，這項(xiàng)研究結(jié)果可以用菌株追蹤方法來(lái)監(jiān)測(cè)穩(wěn)定和健康的微生物群落的發(fā)展。”

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