导读

孕妇食用人造甜味剂会增加婴儿肥胖的风险,但其潜在机制尚不清楚。作者的目的是确定孕妇在怀孕期间饮用人工加糖饮料(ASB)是否与婴儿一岁时肠道细菌群落组成和功能的改变有关,以及这些改变是否已婴儿一岁时的身体质量指数(BMI)有关。作者对100名来自加拿大前瞻性儿童队列进行了研究,婴儿是根据其母亲怀孕期间ASB消耗(50个非消耗和50个每日消耗)进行的选择。接触ASB的婴儿BMI更高,获取婴儿早期(3-4个月)和晚期(12个月)的粪便(16S rRNA测序)及尿液(非靶向代谢组学)。作者鉴定了4个微生物clusters,其中两个包括了婴儿肠道菌群从不成熟(cluster1)到成熟(cluster4)的轨迹,另外两个(cluster2和3)偏离了这个轨迹。Clusters之间母亲的ASB消耗没有差异,但在cluster2中婴儿肠道细菌分类结构群落水平变化与几种拟杆菌的减少有关。在整个数据集中,3个月时ASB暴露的婴儿尿琥珀酸和亚精胺水平高,一岁时尿琥珀酸与BMI正相关。总之婴儿cluster2肠道菌群结构与妊娠期ASB暴露相关,婴儿BMI与肠道菌群结构有关。婴儿尿琥珀酸和亚精胺与妊娠期接触ASB呈正相关。研究发现,琥珀酸可以调节一岁时ASB暴露对BMI的29%影响,揭示了这种代谢物在与妊娠期ASB摄入相关的婴儿体重增加方面有潜在的作用。由于我们面临着儿童肥胖前所未有的增长,未来的研究应该评估母亲的ASB摄入量(可改变的暴露)、肠道微生物群和代谢产物、婴儿代谢和身体组成之间的因果关系。

英文名称:Maternal consumption of artificially sweetened beverages during pregnancy is associated with infant gut microbiota and metabolic modifications and increased infant body mass index
中文名称:孕妇在怀孕期间饮用人工加糖饮料与婴儿肠道微生物群、代谢改变和婴儿体重指数增加有关
期刊:Gut Microbes
IF:7.74
发表时间:2020.11.16
作者:Isabelle Laforest-Lapointe
单位:加拿大卡尔加里大学
原文链接:https://doi.org/10.1080/19490976.2020.1857513

材料方法

试验材料:100名婴儿(50个非消耗和50个每日消耗)
试验方法:16S rRNA V4区测序和LC-MS/MS

研究结果

1、微生物群落

基于微生物群落组成,婴儿粪便样品聚类成四组(图1-2)。肠道细菌物种丰富度(图1b)、alpha(图1c)、beta(图1a)和分类学组成(图2)在clusters之间存在差异,反应了显著的菌落差异。Cluster1仅包含了3个月的样本、cluster4几乎包括所有12个月的样本,cluster2和3由3个月和12个月的样本混合组成。Cluster3包括较高比例的分娩时期使用抗生素的母亲、剖腹产出生的婴儿和配方奶粉喂养(图1)。然而,在不同clusters中母亲ASB消耗量没有差异,这表明这种暴露并不影响clusters的分类(图1f)。


图1微生物clusters的alpha和beta多样性差异分析


图2 clusters之间优势菌属相对丰度差异

2、ASB对微生物群落结构的相对关联性

Envfit分析(单变量模型)确定了13个变量作为肠道细菌多样性的重要驱动因素,从中我们选择了8个非冗余变量来构建我们的模型:婴儿年龄、母亲生产时使用抗生素、母亲的种族、分娩方式、3个月时母乳喂养状况、是否有兄弟姐妹、婴儿分泌物状况和母亲的ASB消耗量(图3a)。完整的数据集中显著的预测因素是婴儿的年龄、母亲的种族、生产时使用抗生素和分娩方式。同样的四个变量加上3个月时母乳喂养状况,在一个多变量模型中进行了测试,解释了14.2%群落变异(表2)。仅在多变量模型中,母亲食用ASB是婴儿肠道细菌组学的显著预测因子(表2)。分娩方式、生产时抗生素和3个月时母乳喂养状况也对群落组成有显著影响,但低于婴儿年龄和母亲种族(表2)。

接下来,作者对不同cluster进行了beta多样性分析。Envfit单变量模型为每个cluster确定了不同的驱动因素(图3a)。Cluster1中beta多样性的驱动因素主要是母亲因素,而cluster4的驱动因素主要是婴儿因素(图3a)。Cluster2是唯一的母亲ASB摄入与beta多样性相关,单变量分析和多变量分析均得到证实(图3a和表2)。

完整数据集中,鉴定到2个与孕妇食用ASB相关的ASV,一个是拟杆菌属ASV45另一个是普氏菌ASV42(图3b)。Cluster2中与母亲ASB消耗量相关的ASV19富集,ASV27、ASV83、ASV45和ASV25减少(图3b)。

表2母亲在怀孕期间食用ASB与出生后第一年的细菌群落聚集有关


图3肠道细菌多样性的驱动因素和母亲食用ASB相关的指示类群在clusters之间存在差异

3、ASB暴露与尿液代谢物之间的关系

使用MetaboAnalyst软件确定了20种不同的代谢物。由于代谢组中的功能特征反应了微生物代谢的冗余性,并且不太容易受到分类学数据集典型个体间差异的影响,作者测试了3个月和12个月时母亲ASB消耗量对完整数据显著的影响。两种尿液代谢物亚精胺和琥珀酸在暴露于ASB的3个月婴儿中显著升高(图4)。


图4母亲ASB消耗量、3个月婴儿尿液代谢物浓度和12个月婴儿BMI之间的关系

4、婴儿一岁时BMI与ASB、肠道微生物和尿液代谢物之间的关系

最后,在完整数据集上使用一个多变量线性模型,作者测试了母亲ASB消耗量、微生物群落组成、与高ASB消耗量关联的两种代谢物与1岁婴儿BMI z-score间的关系。此队列中婴儿出生时体重与一岁时的BMI没有相关性。然而,多变量线性模型证实母亲ASB日消耗量与婴儿较高的BMI相关,并表明BMI与12个月时微生物组成有关但与3个月时无关(表3)。值得注意的是,琥珀酸与BMI呈正相关,与亚精胺无关,表明这种关联也可能涉及微生物来源的代谢物(表3和图4d)。

表3孕期母亲ASB消耗量和尿琥珀酸与一岁时婴儿高BMI之间的关系

总结

确定母亲ASB消耗量与婴儿BMI之间的联系,本文结果表明孕妇怀孕期间食用ASB可能会影响婴儿肠道微生物群落的建立,偏离之前所描述的典型的微生物群落成熟轨迹(表2和图3a);与一岁时婴儿BMI增加有关,这可能是琥珀酸介导的(表3)。母亲ASB的使用对婴儿微生物的影响明显小于其他已知因素,如母乳喂养、分娩方式、种族、婴儿年龄和生产时抗生素(图3a)。本文对100名婴儿肠道菌群组成和功能进行了研究,发现母亲怀孕期间食用ASB可能对婴儿出生后一年内的肠道菌群发育和体重指数产生不可预见的影响。

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文献下载:

https://international.biocloud.net/zh/article/detail/33382954

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