《Gut Microbes》：Nationwide cohort study reveals low bifidobacteria and distinct microbiota composition and function in Swedish newborns
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在一项针对瑞典253名婴儿（744份粪便样本）纵向发育的全国性研究（PREVENT）中，研究人员采用深度宏基因组测序技术测定了细菌组成，重点分析了来自146名以母乳喂养为主的婴儿在出生后前6个月内采集的200份粪便样本。对这些婴儿肠道菌群组成的无监督分析揭示了
在一项针对瑞典253名婴儿（744份粪便样本）纵向发育的全国性研究（PREVENT）中，研究人员采用深度宏基因组测序技术测定了细菌组成，重点分析了来自146名以母乳喂养为主的婴儿在出生后前6个月内采集的200份粪便样本。对这些婴儿肠道菌群组成的无监督分析揭示了三种不同的奠基性群落类型（community type，CT）：CT1婴儿具有高水平的双歧杆菌属（Bifidobacterium spp.）；CT2婴儿仅存在低丰度的短双歧杆菌（B. breve）但拟杆菌门（Bacteroidota）水平较高；CT3婴儿几乎检测不到双歧杆菌属，但潜在病原菌（pathobiont）水平升高。令人意外的是，研究人员观察到作为早期生命定植典型类群的双歧杆菌属呈现清晰的双峰分布。来自主要经阴道分娩（58%）的婴儿的60份样本中未检测到任何肠道双歧杆菌基因组（<0.001%；经16S rRNA扩增子测序和qPCR分析证实）。其余140份样本显示出较高的双歧杆菌相对丰度（中位数为70%），主要包括短双歧杆菌、长双歧杆菌长亚种（B. longum subsp. longum）和长双歧杆菌婴儿亚种（B. longum subsp. infantis）。缺乏双歧杆菌属的婴儿表现出喂养后哭闹，并含有由已知潜在病原菌（如新生儿梭菌（Clostridium neonatale）或密歇根克雷伯菌（Klebsiella michiganensis））主导的异常肠道菌群组成。基于宏基因组预测的肠道功能能力分析显示，缺乏双歧杆菌属的婴儿体内与黏液降解、孢子形成过程和鞭毛产生相关的潜在不利基因水平升高，而双歧杆菌定植婴儿则富集了淀粉降解、谷氨酸转运和芳香族氨基酸产生相关基因。值得注意的是，研究人员发现后者群体中富含一条参与色氨酸和其他芳香族氨基酸乳酸衍生物（具有抗炎活性）产生的代谢通路。该研究结果表明，缺乏双歧杆菌属的婴儿含有与健康问题相关的异常肠道菌群结构和功能。这一模式在PREVENT队列中的发生率高于许多其他研究中的观察结果，强调了早期检测的重要性，而长期随访和潜在营养建议应在未来研究中进一步解决。临床试验注册号：NCT06285630。
论文解读：瑞典新生儿肠道双歧杆菌缺失现象及其健康关联——基于PREVENT全国性队列的宏基因组学研究
**研究背景与科学问题**
生命早期肠道微生物组的建立与成熟对宿主健康具有深远影响，参与免疫系统发育、代谢程序化以及抵御病原体感染等关键生理过程。传统观点认为，双歧杆菌属（Bifidobacterium spp.）是母乳喂养婴儿肠道中最具优势的奠基性定植菌群，能够利用母乳低聚糖（human milk oligosaccharides，HMOs）维持健康的肠道环境。然而，近期来自美国和英国的队列研究报告了令人关注的现象：相当比例的婴儿在出生后数月内缺乏可检测的双歧杆菌定植。例如，英国Baby Biome研究显示约20%的新生儿在出生后第一周肠道菌群中双歧杆菌近乎缺失，美国My Baby Biome研究则发现约25%的1-3月龄婴儿缺乏双歧杆菌属。这些发现对双歧杆菌在早期生命中普遍存在的传统假设提出了质疑。此外，双歧杆菌的存在不仅涉及菌群组成的完整性，其物种组成亦与健康结局密切相关。鉴于瑞典尚未开展类似的全国性调查，且该国具有完善的登记系统和较高的公众科学参与度，研究人员利用PREVENT队列对瑞典婴儿早期肠道微生物组的组成与功能进行了系统分析，旨在评估双歧杆菌缺乏现象是否适用于欧洲大陆人群，同时探讨缺乏双歧杆菌时替代性菌群的组成、功能及其临床相关性。
**研究设计与方法概述**
该研究为全国性前瞻性纵向队列研究（PREVENT，NCT06285630），通过社交媒体、地方宣传等多种渠道在瑞典全国招募一般健康足月新生儿家庭，共纳入253名婴儿，每间隔约3个月采集粪便样本，总计获得744份样本。研究人员重点分析了146名婴儿在出生后前6个月内的200份粪便宏基因组数据。样本经DNA提取后进行Illumina NovaSeq双端测序（2×300 bp），利用StaG流程进行质量控制和人源序列去除，采用MetaPhlAn v4.0.6进行物种级分类学分析，并使用HUMAnN进行功能注释。通过PAM（partitioning around medoids）算法基于属水平相对丰度进行无监督聚类，以鉴定群落类型（community type，CT）。研究还采用了16S rRNA扩增子测序、特异性qPCR以及替代性数据库（Web of Life release 2.0）对宏基因组流程进行交叉验证。
**主要研究发现**
**1. 三种奠基性肠道群落类型的鉴定及健康关联**
对200份0-6月龄婴儿粪便宏基因组进行无监督聚类分析，共鉴定出三种奠基性群落类型：CT1（n=114）以双歧杆菌属为主导（中位相对丰度76%），拟杆菌属丰度较低；CT2（n=34）具有较低双歧杆菌水平（约5%）和较高拟杆菌属水平（约45%）；CT3（n=52）几乎不含双歧杆菌属，由梭菌属主导，含约10%克雷伯菌属，并伴有较高水平的粪肠球菌（Enterococcus faecalis）和屎肠球菌（E. faecium）。CT3婴儿剖宫产率最高、出生后住院时间更长，且更频繁地出现哺乳困难、过度哭闹、喂养后哭闹和便血等症状。
**2. 双歧杆菌的明显双峰分布**
在200份样本中，60份（30%）的双歧杆菌属相对丰度低于检测阈值（0.001%），其余140份样本中双歧杆菌中位丰度达70%，其中主要物种为短双歧杆菌（B. breve，21%）、长双歧杆菌长亚种（B. longum subsp. longum，16%）、长双歧杆菌婴儿亚种（B. longum subsp. infantis，9%）和两歧双歧杆菌（B. bifidum，11%）。约半数在6个月内缺乏双歧杆菌的婴儿在出生后一年内仍维持该状态。该结果经多重验证确认非技术伪影所致。
**3. 有无双歧杆菌婴儿的菌群组成差异**
含有双歧杆菌的婴儿中优势物种为已知的HMO利用菌，包括多种双歧杆菌以及能够部分降解HMO的多雷拟杆菌（Phocaeicola dorei）、产气柯林斯菌（Collinsella aerofaciens）和粪拟杆菌（Bacteroides faecis）。而无双歧杆菌婴儿样本中富集的物种包括与早产儿坏死性小肠结肠炎相关的条件致病菌新生儿梭菌（Clostridium neonatale，平均检出率73%，相对丰度24%）、可产生抗性孢子并编码黏液降解酶的黏液真杆菌（Ruminococcus gnavus）、新兴医院获得性病原菌密歇根克雷伯菌（Klebsiella michiganensis）等。无双歧杆菌婴儿中部分物种的丰度可达25%-79%。
**4. 宏基因组功能预测差异**
功能分析显示，无双歧杆菌婴儿肠道菌群富集了与黏液降解（N-乙酰葡糖胺转运、UDP-GlcNAc表异构酶）、孢子形成（孢子外壳蛋白JC、阶段III和V孢子形成蛋白）以及鞭毛产生（FigC蛋白）相关的基因。相反，含有双歧杆菌的婴儿富集了含Fe-S簇的WhiB应激响应调节因子、参与氧化还原稳态的胱硫醚β-合酶、参与芳香族氨基酸从头合成的莽草酸激酶、异淀粉酶和谷氨酸通透酶等功能。尤为重要的是，双歧杆菌阳性婴儿中显著富集了芳香族乳酸脱氢酶（K00016）以及吲哚丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶（K00179、K00180）和醛脱氢酶（K00128）等介导色氨酸和芳香族氨基酸乳酸衍生物（如吲哚乳酸ILA、吲哚乙酸IAA）产生的关键酶，这些代谢产物具有抗炎和免疫调节活性。
**讨论与结论**
本研究发现，瑞典全国范围内0-6月龄母乳喂养婴儿中双歧杆菌缺乏率高达30%，高于英国（20%）和美国（25%）队列报告的相应比例。尽管双歧杆菌缺乏婴儿中剖宫产比例显著更高（42% vs. 19%），但58%的双歧杆菌缺乏婴儿为经阴道分娩，表明分娩方式并不能完全解释该现象。地域分析显示，人口稀疏的耶姆特兰省双歧杆菌缺乏比例（45%）显著高于斯德哥尔摩等城市地区（20%），但其潜在机制尚需进一步探索。
该研究的优势包括全国性多中心招募策略、深度宏基因组测序、多种方法学交叉验证以及纵向采样设计。局限性包括随访期较短（1年）、缺乏健康登记数据和社会经济状况信息、未分析母亲菌群、母乳HMO组成及婴儿代谢组学数据。研究人员强调，早期检测婴儿肠道中双歧杆菌定植状态具有重要的临床意义，未来研究应结合营养干预策略，为塑造健康的早期微生物组提供科学依据。该研究发表在《Gut Microbes》。
