Nature?|?嬰兒間的菌株傳播塑造了發育中的腸道微生物組

撰文|一只魚

早期嬰兒微生物組的形成是一個復雜且部分隨機的微生物獲取過程，其中母親是主要來源，其他家庭成員為次要來源。隨后幾年中，嬰兒微生物組以復雜的動態模式演化，最終形成更穩定、類似成人的微生物組。盡管早期家庭對嬰兒的微生物菌株傳播已得到較廣泛研究，但涉及社會環境中與其他同齡人互動的后期嬰兒發育階段卻極少受到關注，導致人們對生命最初關鍵1000天內人體微生物組成熟動態的理解存在重大空白。

近日，來自意大利特倫托大學的Nicola Segata研究團隊在Nature上發表題為Baby-to-baby strain transmission shapes the developing gut microbiome的文章，通過一項宏基因組學調查，構建了托育環境中一歲嬰兒、教育者及其家庭成員之間的微生物組傳播模型。在嬰兒入托第一年期間進行了密集的縱向微生物組采樣，并在三個不同托育機構中追蹤了班級內部及班級間的微生物菌株傳播，發現即使在僅入托一個月后，托育班級內已存在廣泛的嬰兒間微生物組傳播。至第一學期末，從托育環境中獲取的菌株在嬰兒腸道微生物組中所占比例已與來自家庭的菌株相當。嬰兒間的傳播在整個托育學年持續增強，形成一個日益復雜的傳播網絡：單一菌株在某些班級中擴散，同時呈現出多樣化的嬰兒獲取模式和物種傳播特性。擁有兄弟姐妹與更高的微生物組多樣性相關，但會減少從托育同伴處獲取菌株；而抗生素治療則是導致菌株流入增加的最主要因素。

研究人員首先建立了microTOUCH-baby隊列，研究約1歲嬰兒及其密切社交網絡中的微生物組發展與傳播動態。他們追蹤了43名首次入托嬰兒及其家庭成員、托育人員共134名志愿者，在5個月內收集了1013份糞便樣本進行深度測序。采用高分辨率菌株分型技術，精準追蹤特定菌株在人際網絡中的傳播路徑，突破了以往僅關注物種層面變化的局限。分析發現嬰兒在入托3個月后，腸道微生物組多樣性顯著增加，且個體間菌株組成相似性平均提升7%，呈現明確的同質化趨勢。第一學期末，嬰兒從托育同伴處獲取的菌株比例（28.4%）已顯著超越家庭來源（20.0%）。菌株共享率在同班嬰兒間達到20.2%，遠超不同托育機構嬰兒間的4.6%。隨著托育時間延長，傳播效應持續加強，至學年末，同園嬰兒菌株共享率中位數攀升至33.3%，即便經歷暑假中斷，仍保持顯著高于學期中的水平。共捕捉到565258個菌株共享事件，清晰描繪出菌株在“嬰兒-同伴-家庭成員”間雙向傳播的動態網絡，例如 Akkermansia muciniphila菌株可從嬰兒傳播至同伴，進而“逆向”定植于同伴父母體內。

他們進一步對關鍵影響因子進行分析發現，有兄弟姐妹的嬰兒在入托前已從同胞處獲得大量菌株（專屬共享菌株平均達10.4個），這使其在托育環境中獲取新菌株的“潛力”相對飽和，從同伴處獲取的菌株數量顯著少于獨生子女。高傳播力菌株多具備耐氧或產孢特性，嬰兒間特發性高傳播的物種包括對健康有益的短雙歧桿菌和長雙歧桿菌嬰兒亞種，后者幾乎完全通過嬰兒間人際傳播獲得。抗生素治療可以顯著降低嬰兒菌株保留率（從90.6%降至70.2%），且影響遠高于成人。但嬰兒微生物組展現出更強恢復力，治療后通過獲取新物種和菌株替換快速重建，新物種獲取率高達49.2%。

總的來說，這項研究顛覆了家庭作為嬰兒微生物組唯一主要來源的傳統認知，揭示出托育機構等早期社交環境對微生物組構建的關鍵塑造作用。在生命早期1000天的關鍵窗口期，托育機構與家庭共同構成微生物組演化的雙重驅動力，這為通過優化早期社交環境塑造終身健康奠定了新的理論基礎。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09983-z

制版人： 十一

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