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为探究青少年肠道微生物组（gut microbiome）及其影响因素，研究人员对 167 名 11 - 14 岁青少年粪便样本开展研究。结果发现家庭收入等因素与微生物组相关。该研究为未来流行病学研究提供方向，助力深入了解青少年健康。
在人体的肠道中，居住着一群神秘的 “小居民”—— 肠道微生物。它们虽微小，却对人体健康有着至关重要的影响。一直以来，科学家们对婴儿、成年人以及临床人群的肠道微生物研究较多，然而青少年时期的肠道微生物却像是被遗忘的角落，人们对其了解少之又少。
青少年时期是身体快速发育的阶段，体内激素水平大幅变化，就像一场 “内分泌风暴”。从常理推断，肠道微生物组极有可能受到这些变化的影响。但由于缺乏相关研究，青少年肠道微生物组的独特特征、受哪些因素影响，以及这些影响与他们未来健康的关系，都如同迷雾一般，亟待揭开。为了驱散这片迷雾，来自美国多所研究机构（如辛辛那提儿童医院医学中心、达特茅斯学院、布朗大学、马萨诸塞大学阿默斯特分校等）的研究人员开展了一项意义重大的研究，其成果发表在《Genome Medicine》杂志上。
研究人员利用了辛辛那提地区的健康结果与环境测量（HOME）研究中的数据。这是一项前瞻性的妊娠和出生队列研究，积累了大量丰富的纵向数据。研究人员对 167 名 11 - 14 岁青少年的 247 份粪便标本进行了元基因组测序（metagenomic sequencing），并借助自我组织映射（Self - Organizing Maps，SOMs）这一强大的机器学习方法，深入剖析青少年肠道微生物组的特征，探寻影响其组成的早期生命因素和当前因素。
在研究过程中，研究人员使用了多种关键技术方法。首先，从参与者处收集粪便样本，这些样本来自于 12 年研究随访中的特定阶段。接着，对样本进行 DNA 提取和测序，通过特定的试剂盒和仪器获取样本的基因序列信息。之后，运用生物信息学工具对原始序列进行处理，去除杂质序列，并将其与已知微生物基因组进行比对分析。同时，结合前瞻性收集的大量数据，如社会人口学特征、生活方式、饮食、性成熟等信息，运用多种统计分析方法探究这些因素与微生物组的关联。
下面来看具体的研究结果：
- 个体内肠道微生物组的变异性：在对部分参与者多个粪便标本的分析中发现，个体内肠道微生物组的多样性和组成存在差异。参与者自身对微生物组多样性的影响最大，样本采集顺序和粪便内采样位置也有一定影响，但相对较小。例如，参与者能解释约 60% 的香农多样性（Shannon diversity）和 37% 的逆辛普森多样性（inverse Simpson diversity）1。
- 青少年肠道微生物组的组成：研究检测到青少年粪便标本中平均有 120 种左右的物种，香农指数为 3.5，反映出中等的微生物多样性。厚壁菌门（Firmicutes）是最丰富的菌门，还发现了一些常见的物种和属，如普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）等。通过 SOMs 分析，将微生物组成分为 4 个主要的簇（cluster），不同簇具有不同的微生物特征2。
- 与青少年肠道微生物组相关的因素：
- 早期生命因素：种族 / 民族与青少年肠道微生物组关联密切，非西班牙裔白人参与者的放线菌门（Actinobacteria）相对丰度较低，而变形菌门（Proteobacteria）相对丰度略高。母亲孕期血清可替宁（cotinine，反映烟草烟雾暴露）浓度也与微生物组相关，浓度越高，放线菌门相对丰度增加，变形菌门相对丰度降低。母乳喂养时间与微生物组中一些属和种的丰度差异有关34。
- 性成熟因素：在女性中，血清雌二醇（estradiol）水平与微生物组多样性和组成相关，月经初潮、乳房发育等性成熟指标也与微生物组变化有关。男性的阴毛生长阶段与微生物组中一些菌门和属的相对丰度相关56。
- 当前非饮食因素：服用抗生素的参与者微生物多样性较低。家庭收入与微生物多样性呈负相关，家庭收入较高者，微生物多样性较低，且与一些菌门、属和种的相对丰度有关。身体质量指数 Z 评分（BMI Z - score）与微生物多样性的关联不显著，粪便一致性与微生物多样性关联较弱78。
- 饮食因素：参与者的健康饮食指数（Healthy Eating Index，HEI）得分较低，反映出饮食质量较差。总体 HEI 得分与微生物多样性呈正相关，与一些菌门和属的相对丰度也有关。不同膳食纤维的摄入与微生物组中不同菌门的相对丰度存在关联910。
研究结论和讨论部分指出，该研究详细描述了青少年肠道微生物组的特征，发现社会人口学变量与微生物组多样性和组成关联最为紧密。这不仅为未来研究微生物组、环境暴露和健康结果之间的关系提供了重要线索，还有助于识别潜在的混杂因素。同时，研究也存在一定局限性，如样本采集方法和序列处理可能存在偏差，部分因素未全面收集分析等。但总体而言，该研究极大地推动了人们对青少年肠道微生物组及其决定因素的理解，为后续研究奠定了坚实基础，有望为改善青少年健康提供新的思路和方向。
