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胎粪菌群或主要源于羊水菌群

时间:2020-10-05 15:33

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导读:肠道菌群与人类健康息息相关,为进一步了解胎儿肠道菌群的起源,本试验将探究胎儿肠道菌群结构以及母体各个样本(羊水、粪便、阴道和唾液)的微生物群结构,为守护胎儿肠道健...
  肠道菌群与人类健康息息相关,为进一步了解胎儿肠道菌群的起源,本试验将探究胎儿肠道菌群结构以及母体各个样本(羊水、粪便、阴道和唾液)的微生物群结构,为守护胎儿肠道健康提供科学依据。

  试验设计

  试验详情

  1.研究对象

  从内蒙古医科大学附属医院妇产科招募了39名健康孕产妇志愿者,从39名孕产妇以及她们的新生儿中共采集192个样本,包括胎粪(39个),母体粪便(39个),母体羊水(39个),母体阴道分泌液(39个)以及母体唾液(36个)。

  注:

  所有婴儿均是足月出生(8名通过剖宫产分娩,31名通过自然分娩),且母亲怀孕期间没有接受过抗生素治疗。

  2.检测方法

  收集分娩前24小时内的母体粪便、羊水、阴道分泌液以及唾液样本;并收集分娩后最初几小时内的胎粪样本,并进行一系列检测。

  试验结果

  (1)微生物群的多样性

  从192个样本中共生成1118229个16S rRNA原始读数,通过PyNAST比对和100%序列同一性聚类共得到858981个读取片段,以98.65%的序列相似性共鉴定出241042个不同OTU。

  香农多样性曲线趋于平稳,表明测序深度足以反映样品中绝大多数的微生物物种信息。但香农多样性指数在各组之间差异很大(胎粪为6.92±0.75;母亲羊水为4.68±1.94;母体粪便为7.77±0.91;阴道分泌液为3.80±1.75;唾液为8.11±0.54)。通过Mann-Whitney检验对香农多样性指数进行成对比较发现,大多数样本组间存在显著差异(P<0.001)。

  通过主坐标分析(PCoA)和Bray-Curtis相关性分析(图1)评估了胎粪以及母体样本间的微生物差异,发现母体唾液样本在加权以及未加权的UniFrac PCoA评分图上明显聚集(图1a,b),这表明母体唾液样本的微生物群结构与其他样本类型不同。此外母体羊水、阴道分泌液以及胎粪样本之间位置紧密,而母体粪便样本则形成一个独立的簇(图1a),在未加权的UniFrac PCoA评分图上也发现胎粪样本明显分布在左上位置,而其他则在左下位置(图1b)。胎粪样本同样出现了较低的Bray-Curtis差异(0.6840;图1c)。
胎粪菌群或主要源于羊水菌群
图1:各样本微生物群多样性分析

  (2)样本中特定类型的OTU

  在所有样本中均识别中特定类型的OTU(图2),其中母体唾液样本中的特异性OTU最多(147种),其次是母体羊水样本98种,胎粪为82种,母体粪便为62种,母体阴道分泌液为54种(图2a)。在物种水平,母体羊水—母体粪便,母体羊水—母体阴道分泌液和母体羊水—胎粪样本对中共享OTUs数分别为11种、3种和2种(图2b)。
胎粪菌群或主要源于羊水菌群
图2:特异性OTU分类详情

  (3)通过Source Tracker预测胎粪微生物的起源

  Source Tracker分析显示,有8.03±2.73%的胎粪OTU与母体样本相匹配(表1),母体—胎儿配对可根据其OTU匹配模式分为10组,胎粪—母体羊水样本对中OTU含量最高(4.12±1.57%),其次是胎粪—母体阴道分泌液样本对(2.01±1.14%)和胎粪—母体粪便样本对(1.81±1.04%)。与其他样本相比,胎粪—母体唾液样本对中OTU则少得多。


表1:根据胎粪和母体微生物群之间共享的OTU模式对母体-新生儿进行配对
胎粪菌群或主要源于羊水菌群
  (4)通过DYAD分析预测胎粪微生物的母体起源

  为了进一步追踪胎粪OTU的母体来源,通过使胎粪微生物群OTU数据集与各种类型母体样本的OTU数据集相配对来进行DYAD分析(图3)。结果发现羊水菌群与胎粪菌群的OTU类型数量最多(18.59±3.22),其次是母体粪便(15.20±3.22),阴道分泌液(7.72±1.45)和母体唾液(2.03±0.89)(图3a)。胎粪中有8种群属(芽孢杆菌、拟杆菌、弯曲杆菌、埃希氏菌、费氏杆菌、乳杆菌、乳球菌以及链球菌)与母体羊水样本中共有(图3b),分别有13个和1个菌属与母体粪便以及母体唾液共有(图3c)。胎粪微生物群与羊水样本共有48种共有菌,相比母体其他样本最多。
胎粪菌群或主要源于羊水菌群
图3:通过二倍体分析预测胎粪微生物群的产妇来源

  (5)不同分娩方式的胎粪菌群

  通过PCoA和Bray-Curtis差异距离分析评估剖宫产以及自然分娩胎粪菌群,发现在加权与未加权的UniFrac距离PCoA评分图上均未形成明显的聚类,Bray-Curtis相似性没有显著差异,表明分娩方式对胎粪菌群的结构的影响并不显著。但是发现自然分娩的6个胎粪样本中埃希氏菌明显多于其他样本(62.01%,其他样本3.22%)。

  (6)不同分娩方式的羊水菌群

  通过非度量多维标度(NMDS)分析和Adonis测试,发现两种分娩方式下羊水菌群的NMDS评分图上没有明显的聚类,表明不同分娩方式下母体羊水菌群结构没有明显差异,同时Adonis测试也没有发现两种分娩方式羊水菌群存在显著差异。

  试验结论

  在多个母体样本中也检测到一些胎粪微生物区系,并且胎粪微生物区系与羊水微生物区系的特征比与其他母体样本的微生物区系更相似,即胎粪菌群或主要源于母体羊水菌群,母体不同部位样本间菌群结构存在显著差异,母体羊水样本菌群中的特异性OTUs多达98种。通过Source Tracker预测胎粪微生物的起源,发现胎粪与母体羊水样本最为相近,通过DYAD预测分析发现胎粪菌群与羊水菌群间存在8个共有属,48个共有菌。同时针对不同分娩方式对于菌群结构影响进行了分析,发现不同分娩方式不会对胎粪菌群以及羊水菌群结构造成显著差异。
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