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婴儿肠道菌群或与体内微量元素含量有关

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肠道作为人体内最重要的屏障器官,定植着体内的大部分微生物。新生儿肠道菌群在建立起一个平衡的微生态之前都是不稳定的,在此期间可能对诸如环境化学物质等修饰因子特别敏感。一些暴露物质,如母乳中的必需营养素,对婴儿的生长和发育至关重要,而其他一些有毒物质,譬如食物和水源中检出的环境毒物,会直接影响婴儿肠道菌群,并被菌群代谢。

婴儿肠道菌群或与体内微量元素含量有关

肠道菌群稳态有助于维持整个生命周期的健康状况,近十年来,人们一直热衷于探讨有关环境有毒物质与肠道菌群之间的相互作用,但相关研究知之甚少。近期,《Environment International》上发表了一篇研究,首次探讨了产后多种早期营养-毒性元素的暴露与婴儿肠道菌群之间的关联。


研究纳入来自新罕布什尔州出生队列研究的179名6周龄婴儿,在婴儿的脚趾甲中测量11种元素含量(产后6周左右收集婴儿脚趾甲,可能反映了妊娠晚期和产后早期的元素暴露情况)。使用16S rRNA V4-V5高变区靶向测序评估了婴儿肠道菌群,并使用多变量零膨胀Logistic正态回归(MZILN)对元素浓度与分类菌群相对丰度之间的关联建模。此外,研究使用了贝叶斯核机器回归(BKMR)方法,以探索元素暴露和特定分类菌群之间的交互和非线性关联,采用分层模型对分娩方式,喂养方式,围产期抗生素暴露和婴儿性别引起的效果改变进行了评估。


研究发现,整个人群中砷浓度与微生物多样性之间呈负相关,这一结果在暴露于围产期抗生素的婴儿中尤为显著。在整个研究人群中,砷,镉,铜,铁,铅,锰,镍,硒,锡和锌浓度均与至少一个分类菌群的差异相关,相关分类菌群大多为类杆菌属和乳杆菌属。通过MZILN和BKMR模型得出,在肠道菌群中,双歧杆菌的相对丰度与镉浓度呈正相关,与锌浓度呈负相关,与砷浓度呈二次关系;大肠杆菌的相对丰度与锰浓度、镍浓度呈正相关,与锌浓度呈负相关;类杆菌属的相对丰度与锌浓度呈负相关;梭状芽胞杆菌与锡、铜浓度呈正相关;肠球菌的相对丰度与砷浓度呈负相关。


在BKMR双变量暴露图中,砷和双歧杆菌之间的关系随锌浓度的变化而变化。相较于10%和50%的锌浓度,在90%高浓度锌时,砷浓度与双歧杆菌相对丰度的相关性更强,反之亦然(图1)。

综上所述,研究表明,产后早期毒性元素和营养元素的暴露与婴儿肠道菌群的差异性有关,环境暴露,包括金属暴露,可能是婴儿肠道菌群发育的重要驱动力。需要进一步的研究来阐明这些菌群改变是否是微量元素暴露的生物标志,或者是否会对儿童或终身健康产生影响。

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