ef="https://book.yunzhan365.com/jtuc/lchy/mobile/index.html">文章標題：Maternal gut microbiota reflecting poor diet quality is associated with spontaneous preterm birth in a prospective cohort study

發表期刊：American Journal of Clinical Nutrition

發表時間：2021.1.29

影響因子：7.047

組學技術：16S、非靶標代謝組

研究背景

早產（PTB）是指嬰兒出生在妊娠37周之前，是新生兒發病和死亡的主要原因之一。此前的研究表明PTB是一種多因素綜合征，可能由病菌感染、氧化應激、炎癥和孕婦圍產期營養攝入等介導。然而，它們之間的關系尚待研究，PTB的生物學機制也不清楚。

目前，針對腸道菌群的研究越來越多，相關的模型研究表明它們與人類的健康可能存在因果關系，因此特定的腸道菌群有被用于疾病預測和治療的潛力。與健康人群相比，臨床患者的腸道菌群豐富度發生了顯著性改變，如炎癥性腸道疾病 、心血管疾病、2型糖尿病和代謝綜合征等。

值得注意的是，腸道菌群的豐富度與人們的飲食結構密切相關，高脂肪低纖維的攝入會降低微生物的豐富度，帶來極大的健康隱患。然而，關于飲食-微生物菌群對妊娠的影響知之甚少。本研究中，選擇了不同飲食結構的孕婦為研究對象，通過對腸道微生物以及血漿和糞便中代謝物進行分析，發現了高脂肪低纖維飲食下自發性早產（SPTB）的生物標志物，為將來SPTB預測提供參考依據。

研究結果

01.研究對象基本情況統計

在301名孕婦的隊列觀察中，共有16名孕婦在妊娠37周之前自發性早產，其中4人被認為是早期SPTB（24~30周），12人為晚期SPTB（31~36周）。另外，按照種族、體重和健康狀況等選取了與之匹配的32名孕婦作為對照。結果表明，早產新生兒的體重相較于對照組顯著降低，但兩組人員在妊娠期的平均每周體重增加量并無顯著差異（表1）。

02.SPTB產婦的糞便菌群α-多樣性顯著降低

在孕婦妊娠20 ~ 26周的時候，收集了她們的糞便樣本，并通過微生物檢測評估腸道菌群的變化。為確定微生物群落在屬水平上的多樣性差異，對α-多樣性進行了3個指標的評價：①Shannon指數，即樣品中各屬的比例（均勻度）；②豐富度，即樣品中不同屬的總數；③ Menhinick's 指數，屬水平數量除以全部種的個體總數的平方根。結果表明，SPTB產婦的糞便微生物α-多樣性指數均顯著降低（圖1A，Shannon指數P=0.043；圖1B，豐富度P=0.009；圖1C， Menhinick's 指數P=0.014）。

為了明確造成這種差異的分類學特征，作者對綱（Class）層級不同類別細菌的Shannon指數進行計算分析（圖2A）。結果可知，SPTB人員中β-變形菌綱（Betaproteobacteria）細菌的Shannon指數顯著降低（Wilcoxon’s秩和檢驗，FDR < 0.2）（圖2B），另外邏輯斯蒂回歸分析所得AUC為0.71（圖2C）。但是， Betaproteobacteria中沒有特定屬的相對豐度在兩組間存在顯著差異。

03.SPTB產婦的糞便菌群β-多樣性相較于對照差異顯著

通過加權和非加權統計方法分別得到Unifra距離，結果表明兩組間存在顯著差異（加權P=0.034和非加權P=0.013）（圖3A，B）。然而，在FDR為0.20的情況下，無法根據屬水平上的相對豐度（測試了106個屬）確定任何具有統計學意義的差異類群。

04.SPTB與糞便代謝物中2種脂質顯著增加相關

為了確定與SPTB相關的其他分析特征，作者對孕婦產前就診時收集的糞便和血漿樣本進行了非靶向代謝組學檢測。糞便樣本共鑒定到824種代謝物，其中有22種在豐度上存在極顯著差異（Wilcoxon秩和檢驗P<0.01）。經過多次比較校正（FDR<0.20）后，SPTB人員糞便的代謝物中二十二碳六烯酸（DHA）（22:6n-3）和二十碳五烯酸（EPA）（20:5n-3）均顯著增加（圖4A）。

圖4. 糞便樣本非靶標代謝組檢測分析。(A)差異顯著的代謝物聚類熱圖；(B)差異顯著的飲食變量與糞便中差異顯著代謝物之間的偏肯德爾相關系數聚類熱圖；(C)糞便樣本代謝物模塊與SPTB相關性的WGCNA分析

對于血漿樣本，共檢測到825種代謝物，其中有4種在豐度上存在極顯著差異（P≤0.01），分別為β-檸檬基谷氨酸、丙酰甘氨酸、己酸和14-羥基二十碳己酸（HDoHE）。然而，經過多次比較校正后差異均不顯著。

05.SPTB孕婦相較于對照攝入了更多的膳食脂肪

考慮到飲食攝入量和腸道微生物之間的關系，該研究中使用了3次24小時膳食營養的均值進行分析，各組的飲食營養成分如表2。相比于對照組，SPTB孕婦的每日營養攝入量顯著更高的有：脂肪（90.2g比75.2g，P=0.028），飽和脂肪酸（31.4g比26.1g，P=0.045），棕櫚酸（16.4g比13.7g，P=0.044），多不飽和脂肪酸（PUFA）（22.2g比16.5g，P=0.018），ω-3脂肪酸（2.7g比1.9g，P=0.014），ω-6脂肪酸（21.7g比16.3g，P=0.05），α-亞麻酸（2.3g比1.7g，P=0.009），ω-6亞油酸（19.1g比14.3g，P=0.024）和反式十八碳二烯酸 （0.45g比0.33g，P=0.015）等。另外，兩組人員的其他營養成分攝入量雖存在一定差異，但在統計學上并未達顯著水平，如單不飽和脂肪酸和△-tocopherol等。

作者使用偏肯德爾相關系數（partial Kendall correlations）分析了差異顯著的飲食攝入變量與糞便差異顯著代謝物之間的相關性，所得結果如圖4B。飽和脂肪酸總攝入量（以棕櫚酸為主）與糞便代謝物DHA、EPA、二十二碳五烯酸、糖類、膽固醇分解物和類固醇激素等呈顯著正相關（P<0.05）。PUFA總攝入量（包括亞麻酸和亞油酸）與糞便中熊膽酸、硫酸脫氫表雄酮（DHEA-S）和孕烷醇酮/異孕烷醇酮硫酸鹽含量呈顯著正相關（P<0.05）。

06.糞便代謝組中有4個模塊與SPTB高度相關

除了對單個代謝物分析外，作者還使用了WGCNA來評估特定代謝模塊或通路是否與SPTB相關。糞便樣本的代謝物被分為20個模塊，通過模塊水平的相關分析鑒定出4個與SPTB高度相關的模塊（圖4C）。其中，與SPTB相關性最強的模塊包括了26種代謝物，且ω-3脂肪酸顯得十分重要。

結論

腸道微生物α-多樣性降低與SPTB的發生密切相關，尤其是Betaproteobacteria的分類菌群。在糞便樣本的824種代謝物中，有22種代謝物（主要是脂類）在兩組間存在極顯著差異。其中，DHA和EPA在SPTB組中的含量顯著高于對照組。通過WGCNA來評估特定代謝模塊或通路與SPTB的相關性，結果發現高度相關的代謝物模塊以DHA和EPA為主。另外，SPTB組和對照組孕婦在每日飲食中攝入的飽和脂肪（主要是棕櫚酸酯）分別為31.38±7.37g和26.08±8.62g，差異達到顯著水平（P=0.045），且與糞便中DHA和EPA代謝物含量呈顯著正相關（P<0.05）。

總之，檢測數據表明糞便中微生物α-多樣性降低，脂質（DHA、EPA、DPA）及類固醇（DHEA-S和異孕烷醇酮）代謝物濃度的增加，這可能是高脂肪低纖維飲食結構女性未來預測SPTB相關度的生物標志物。

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