I型糖尿病（T1D）是一種自身免疫疾病。其發(fā)生發(fā)展主要是由于胰島β細(xì)胞受損，同時(shí)由于遺傳和環(huán)境因素，這包括復(fù)雜的遺傳因素，患者暴露和腸道微生物組。病毒感染和腸道消化不良已經(jīng)被確定為潛在的誘發(fā)因素。然而，目前并沒(méi)有研究確定具體微生物組成或者功能觸發(fā)因素來(lái)預(yù)測(cè)胰島自身免疫或者T1D。本研究中，研究人員分析了783個(gè)糞便樣本的10913個(gè)宏基因組。這些樣本從3個(gè)月嬰兒階段就立刻開(kāi)始收集直到發(fā)生胰島自身免疫或者T1D。最終發(fā)現(xiàn)腸道微生物組與胰島自身免疫以及T1D息息相關(guān)。兒童對(duì)照組的腸道微生物組含有更多與發(fā)酵有關(guān)的基因以用于短鏈脂肪酸的生物合成。由于這些基因的選取與樣本取自的臨床中心無(wú)關(guān)，所以微生物因素對(duì)于T1D在分類學(xué)上是分散的，但是在功能上是一致的。當(dāng)研究人員調(diào)查更廣泛的嬰兒腸道微生物建立和發(fā)展的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其分類學(xué)和功能學(xué)都是高度動(dòng)態(tài)并且個(gè)性化的，在生命的第一年中主要由三個(gè)雙歧桿菌菌屬(B. bifidum, B. breve or B.longum)中的一種主導(dǎo)。特別的，在母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道內(nèi)，特異性地存在B. longum以利用人乳寡糖?？偠灾?，這些腸道宏基因組的分析提供了最大最全面的縱向功能圖譜，用以解釋腸道微生物組和胰島自身免疫，T1D以及其他兒童早發(fā)疾病之間的關(guān)系。綜合目前現(xiàn)有的人類隊(duì)列研究以及T1D小鼠模型，這些數(shù)據(jù)都支持短鏈脂肪酸對(duì)早發(fā)性T1D具有保護(hù)作用。
研究背景
最近的文獻(xiàn)把腸道健康的幾個(gè)方面與人類或者嚙齒動(dòng)物的T1D聯(lián)系在了一起。并且腸道微生物群與T1D的緊密關(guān)系已經(jīng)在芬蘭，德國(guó)，意大利，墨西哥，美國(guó)以及土耳其等地的兒童研究中得到證實(shí)。T1D或者胰島自身免疫中常見(jiàn)的標(biāo)志是擬桿菌數(shù)量增加，生產(chǎn)短鏈脂肪的細(xì)菌減少。同時(shí)和這些發(fā)現(xiàn)類似的是，在二型糖尿病中生產(chǎn)短鏈脂肪酸（SCFA）的細(xì)菌數(shù)量減少。同時(shí)，在I型糖尿病發(fā)生之前會(huì)增加腸道的通透性以及減少微生物的多樣性。相較于成年人，嬰兒有著明顯不同的腸道微生物特征和自己的菌群分類，其能量代謝旺盛且動(dòng)態(tài)。隨著固體食物的攝入，個(gè)體腸道微生物受到環(huán)境，母乳，抗生素等的影響，這些差異會(huì)逐漸消退。很多研究，例如使用16S rRNA都在解釋腸道微生物的變化，發(fā)現(xiàn)和T1D關(guān)系密切。但是這個(gè)技術(shù)無(wú)法將病理學(xué)和特定的菌群聯(lián)系在一起。解決這一問(wèn)題的是一項(xiàng)叫做環(huán)境因素決定年輕人糖尿病（TEDDY）的科學(xué)研究，該研究的目標(biāo)就是鑒定T1D的環(huán)境因素。這項(xiàng)研究覆蓋了美國(guó)的六個(gè)臨床研究中心以及芬蘭、德國(guó)、瑞典三個(gè)歐洲國(guó)家的臨床中心，使得該研究可以搜集非常廣泛的一系列生物樣本，包括從三個(gè)月嬰兒開(kāi)始的每月糞便樣本，以及廣泛的臨床和個(gè)人數(shù)據(jù)，例如飲食，疾病，藥物和其他生活經(jīng)歷。
研究成果
下圖展示了來(lái)自TEDDY T1D的超過(guò)10000個(gè)腸道宏基因組隊(duì)列研究。圖a展示了樣本收集是從六個(gè)臨床中心獲取，前5年每月收集直到出現(xiàn)血清標(biāo)志物以及T1D診斷。其他收集的數(shù)據(jù)包括母乳喂養(yǎng)狀況，分娩方式，益生菌，抗生素，配方奶喂養(yǎng)以及其他飲食協(xié)變量。圖b展示了腸道菌群隨著時(shí)間的變化。
研究展示了早期腸道微生物的以下特點(diǎn)（下圖）：雙歧桿菌（Bifidobacterium species）的異質(zhì)性以及隨著時(shí)間的推移腸道菌群具有個(gè)體化的特征。研究人員接下來(lái)研究了抗生素對(duì)早期腸道微生物組的影響。結(jié)果表明特別是在早期，口服抗生素會(huì)破壞微生物的穩(wěn)定性。鑒于腸道微生物與母乳的相互作用，以及在個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育中的精細(xì)調(diào)節(jié)，故在幼兒時(shí)期特別是母乳喂養(yǎng)期間要特別注意抗生素的使用。
菌群的特點(diǎn)帶有廣泛的保守型以及個(gè)體的差異性。與此同時(shí)，研究人員研究了微生物代謝酶在第一年中的豐度情況。這些代謝酶的顯著變化展示了早期嬰兒腸道的獨(dú)特代謝方式，以及隨后慢慢地過(guò)渡到成人的腸道微生物組，以適應(yīng)更為復(fù)雜多樣的能量來(lái)源。
文章總結(jié)
該研究展示了不同時(shí)期嬰幼兒腸道微生物的區(qū)別，并與早發(fā)性T1D關(guān)聯(lián)起來(lái)。同時(shí)展示了不同的風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)于嬰幼兒腸道微生物的影響。研究腸道微生物和T1D的發(fā)病機(jī)制將成為以后T1D的熱點(diǎn)研究，而且研究必須要考慮到不同群體之間的異質(zhì)性。
小編評(píng)論
該研究收集的信息十分龐大，是目前最大規(guī)模的嬰兒腸道微生物研究數(shù)據(jù)庫(kù)。該研究表明母乳喂養(yǎng)對(duì)于嬰兒腸道微生物的早期生長(zhǎng)，有著舉足輕重的作用。這些腸道菌群的發(fā)育好壞，可能與兒童疾病有著密切聯(lián)系。研究人員對(duì)比T1D和健康兒童發(fā)現(xiàn)，前者關(guān)于短鏈脂肪酸合成的基因較少。結(jié)合前期研究，研究人員認(rèn)為：短鏈脂肪酸可以防止T1D的早期發(fā)病。至于本研究的缺陷也很明顯，雖然樣本很全面，但是主要為拉、非、美裔，缺少黃種人的樣本，所以該結(jié)論不一定能適用于中國(guó)人，但具有一定的參考價(jià)值?？偠灾?，該研究還是提供了不少有用的信息，揭示了腸道菌群與嬰幼兒健康的關(guān)系。
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