母婴肠道微生物组与行为的双向关联：生命早期微生态-脑轴发育的纵向研究

《Pediatric Research》：Bidirectional relations between the maternal and infant gut microbiome and behavior

本研究针对母婴肠道微生物组与行为发展的双向关联机制尚不明确的问题，通过宏基因组测序与行为量表纵向追踪121对母婴 dyad（514份粪便样本），发现婴儿肠道菌群多样性与特定菌属（如Bifidobacterium、Staphylococcus）及其功能基因（如抗生素抗性基因acrE）与婴儿气质特征显著相关，而母亲菌群与产后抑郁无直接关联。成果发表于《Pediatric Research》，为生命早期微生态-脑轴干预提供新靶点。

　　

在生命最初的旅程中，母亲不仅是婴儿温暖的怀抱，更是其体内微生物世界的首要奠基者。从分娩方式、母乳喂养到日常亲密接触，母亲体内的微生物持续塑造着新生儿肠道菌群的初始架构。这一过程与“肠道-脑轴”（Gut-Brain Axis）的发育密切相关——肠道微生物通过代谢产物、免疫信号和神经递质等途径，影响大脑发育与行为模式。然而，微生物究竟如何与母婴双方的心理健康相互作用？尤其是母亲产后的情绪状态与婴儿气质形成之间，是否存在通过微生物组传递的隐秘对话？这些问题至今仍是未解之谜。

现有研究显示，成人抑郁症患者肠道菌群中双歧杆菌（Bifidobacterium）和乳酸杆菌（Lactobacillus）的丰度变化存在矛盾结论，而产后抑郁与普通抑郁症的微生物特征是否一致亦无定论。另一方面，婴儿期菌群多样性与其情绪调节能力的关联已被初步揭示，但菌群与行为的因果关系及母婴间的双向影响始终缺乏纵向证据。更复杂的是，抗生素使用、喂养方式等环境因素同时干扰菌群发育与行为表现，使得机制探索雪上加霜。

为破解这一难题，弗吉尼亚大学等机构的研究团队在《Pediatric Research》发表了一项历时一年的纵向研究。他们追踪了121对母婴dyad，在婴儿1月、7月和14月龄时收集粪便样本进行宏基因组测序，并同步评估婴儿气质（负面情绪性与调节能力）与母亲抑郁症状。通过贝叶斯随机截距交叉滞后模型等先进统计方法，团队首次系统揭示了母婴菌群与行为的within-person（个体内）与between-person（dyad间）关联。

关键技术方法概述

研究依托121对母婴dyad队列（婴儿均足月出生），采集514份粪便样本进行宏基因组测序，使用JAMS（Just Another Microbiology System）流程分析菌群组成、功能基因（如抗生素抗性基因、毒力因子）及α多样性（Chao1）。婴儿气质通过IBQ-R/ECBQ-R量表评估，母亲抑郁症状采用爱丁堡产后抑郁量表（EPDS）。数据分析整合线性混合模型、BRI-CLPM（贝叶斯随机截距交叉滞后面板模型）和Maaslin2多变量关联分析，控制分娩方式、喂养实践等混杂因素。

研究结果

1. 婴儿菌群多样性随时间显著变化，母亲菌群保持稳定

婴儿肠道菌群丰富度（Chao1 LKT）在1至14月龄间持续上升（p<0.001），而母亲菌群无显著变化。菌属层面，婴儿初期以双歧杆菌（Bifidobacterium）和大肠杆菌（Escherichia）为主，14月龄时拟杆菌（Faecalibacterium）和罗斯氏菌（Roseburia）增加，逐渐接近母亲菌群结构。

2. 婴儿早期气质可预测后期菌群多样性，且特定菌属与行为关联显著

高负面情绪性与高调节能力的1月龄婴儿，7月龄时菌群多样性较低（B_neg=-0.17, B_reg=-30.11）；而7月龄时高负面情绪性与低调节能力预示14月龄多样性下降（B_neg=-1.06, B_reg=76.37）。Maaslin2分析进一步识别出与婴儿气质相关的菌属：例如，韦荣氏菌（Veillonella ratti）与调节能力正相关，表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）与负面情绪性关联，而双歧杆菌长亚种（Bifidobacterium longum）等常见益生菌亦参与行为调节。

3. 母亲菌群与产后抑郁无直接关联，但通过婴儿菌群间接影响dyad系统

未发现母亲菌群α多样性或特定菌属与其抑郁症状的直接关联。然而，dyad间交叉滞后路径显示，婴儿1月龄菌群多样性可负向预测母亲7月龄抑郁水平（B_reg=-0.11），且母亲2月龄抑郁症状正向影响婴儿14月龄菌群（B_neg=0.24），提示婴儿菌群可能通过行为反馈（如哭闹频率）间接调节母亲情绪。

4. 功能基因分析揭示潜在机制线索

婴儿肠道中抗生素抗性基因（如acrE、acrS）与行为相关，其靶点抗生素头孢菌素（Cephalosporin）已知可影响海马脑源性神经营养因子（BDNF）表达，暗示菌群-行为关联可能通过代谢或神经免疫通路介导。

结论与意义

本研究通过高精度宏基因组学与纵向建模，刻画了生命早期母婴菌群与行为的动态互作网络：婴儿菌群多样性及特定菌属（如Bifidobacterium、Staphylococcus）是其气质发展的关键微生物标志，而母亲菌群虽与自身抑郁无直接关联，却可能通过dyad间双向路径参与调控。成果创新点在于：

1. 1.
   突破横断面研究局限，揭示“婴儿行为→菌群”的反向作用路径；
2. 2.
   明确母婴菌群-行为关联的异质性（婴儿显著、母亲不显著）；
3. 3.
   通过功能基因分析为机制探索提供新方向。
   未来需整合代谢组学、观测性行为数据及产前菌群监测，以解析微生态-脑轴的具体通路。本研究为早期精神健康风险的微生物干预提供了精准靶点，尤其对高危母婴dyad的预防策略具有启示意义。