摘要：炎症性肠病 (IBD，包括克罗恩病CD和溃疡性结肠炎UC) 的发生机制与遗传因素有关，但不足以解释全部的疾病易感性。IBD常影响育龄女性。有研究提示，母亲患IBD时的疾病传递风险可能高于父亲。怀孕期间女性的肠道菌群多样性和丰度会发生显著变化，并与免疫系统调节相

患有IBD的母亲所生的婴儿肠道微生物组发生改变，将适应性免疫系统的异常转移到无菌小鼠身上

Infants born to mothers with IBD present with altered gut microbiome that transfers abnormalities of the adaptive immune system to germ-free mice

PMID: 31036757 [IF=25.8]

背景

炎症性肠病 (IBD，包括克罗恩病CD和溃疡性结肠炎UC) 的发生机制与遗传因素有关，但不足以解释全部的疾病易感性。IBD常影响育龄女性。有研究提示，母亲患IBD时的疾病传递风险可能高于父亲。怀孕期间女性的肠道菌群多样性和丰度会发生显著变化，并与免疫系统调节相伴，但在IBD孕妇中，这种平衡可能更加复杂，目前尚不清楚IBD如何影响妊娠期的肠道菌群。此外，越来越多的证据表明，孕期母体健康状况及菌群组成会影响婴儿早期肠道定植，而这一过程对免疫系统的发育具有关键作用。值得注意的是，婴儿早期的多种暴露因素 (往往影响菌群发育) 已被证实与未来罹患IBD风险相关。然而，目前仍缺乏关于母体IBD对婴儿肠道菌群发育影响的研究。因此，本研究旨在比较有无IBD的孕妇及其婴儿的肠道菌群特征，并进一步探讨母婴菌群对无菌小鼠免疫系统启动的作用。

方法

本研究对象来自前瞻性MECONIUM队列，纳入妊娠期IBD患者及年龄、种族匹配的健康对照孕妇，排除HIV、其他自身免疫病、胎儿畸形及妊娠期感染等情况。孕妇在妊娠三个时期分别自取粪便和唾液样本，并记录疾病状态、用药及妊娠相关信息；分娩后，婴儿在出生后7、14、30、60和90天收集粪便样本 (图1)，同时记录喂养方式、抗生素暴露及临床情况。所有样本经DNA提取后进行16S rRNA测序分析。研究还开展了菌群移植实验，选取部分IBD母婴对及健康对照母婴的粪便，制备菌悬液后移植至无菌小鼠，随后检测小鼠结肠、肠系膜淋巴结及脾脏的免疫细胞亚群变化。所有数据结合临床变量进行统计学分析，以评估母体IBD状态对孕期及婴儿早期肠道菌群组成及免疫系统发育的影响。

图1 研究设计

结果

➤研究参与者的特征

本研究共纳入MECONIUM队列中的前200名连续参与者，包括121名孕妇 (其中40例为IBD 患者) 及79名婴儿 (其中26名出生于IBD母亲)，共形成73对母婴配对。孕妇的人口学及临床特征在IBD与对照组之间大体均衡，包括母亲年龄、入组孕周、妊娠并发症、辅助生殖技术使用情况及孕期或分娩期抗生素暴露等 (表1)。

IBD母亲更多为犹太裔 (p=0.008) 且为初产妇 (p=0.024)。大多数IBD孕妇 (70%) 在妊娠期疾病处于缓解状态，即便复发也多为轻度。CD患者相比UC患者更常有肠切除史 (p=0.02)，并在用药方面存在差异。除IBD母亲所生婴儿男性比例较高 (p=0.013) 外，早产率、低出生体重率及出生后抗生素或益生菌暴露在两组间无显著差异 (表1)。

表1 研究参与者的人口学和临床特征。

➤IBD孕妇在妊娠期持续表现出菌群失调

整个妊娠过程中，IBD孕妇的肠道α多样性低于对照组，且在第一 (T1) 和第二孕期 (T2) 差异有统计学意义 (p=0.005 和 0.01)，但在第三孕期 (T3) 差异不显著 (图2A)。随访中，健康孕妇的α多样性从T1至T3持续下降，而IBD孕妇则呈轻度上升趋势 (图2A)。基于UniFrac距离的PERMANOVA分析表明，在三个孕期中IBD组与对照组的β多样性均显著不同 (p=0.017、0.036和0.003)(图2B)。进一步分析发现，IBD孕妇肠道菌群的主要特征是γ-变形菌纲 (Gammaproteobacteria) 增加、拟杆菌门(Bacteroidetes) 减少，且在T3阶段，肠杆菌科(Enterobacteriaceae) 未鉴定属显著富集 (图2C)。多因素分析 (MaAslin) 在T3样本中也证实了IBD状态与肠杆菌科显著相关 (FDR调整 p=0.03)。在孕期用硫代嘌呤或生物制剂的IBD孕妇与未使用者、活动期与缓解期之间未见明显差异。口腔菌群的α多样性和β多样性在孕期内及 IBD 与对照组间均无显著差异。

图2 妊娠期IBD患者与对照孕妇的肠道菌群组成

➤母体IBD状态可预测婴儿肠道菌群的多样性与分类组成

分析时，共有79名婴儿出生并随访至3个月，共获得306份高质量粪便样本。总体上，婴儿菌群多样性随时间而变化。与对照婴儿相比，IBD母亲所生婴儿的菌群多样性较低，且整体丰度分布差异显著(图3)。具体而言，在出生后第7、14和90天，IBD母亲婴儿的α多样性显著下降 (p=0.05、0.03和0.02) (图3A)。母体IBD诊断是婴儿β多样性的显著预测因素(各时间点单变量和多变量 PERMANOVA 均 pIBD母亲婴儿的菌群以γ-变形菌纲增加和双歧杆菌属(Bifidobacterium) 减少为特征 (图3C)，并持续至少3个月 (图3D、E)。

图3不同母体IBD状态下婴儿早期肠道菌群特征

表2 母体IBD状态与婴儿早期肠道菌群β多样性预测因子的统计学显著性（按时间点划分）

进一步的纵向混合模型分析表明，母体IBD状态及婴儿配方奶喂养均与双歧杆菌丰度下降相关，而母体IBD是婴儿肠致病性γ-变形菌纲丰度增加的唯一显著预测因素(p=0.002) (表3)。

表3 线性混合回归模型结果：婴儿出生后 3 个月内双歧杆菌和 γ-变形菌纲的相对丰度变化

➤IBD状态决定了无菌小鼠的适应性免疫组成

研究进一步比较了用IBD母亲或婴儿粪便定植无菌小鼠 (GFM) 后的菌群组成，发现粪便来源的母体IBD状态显著影响小鼠肠道菌群(p=0.0001和0.003)。在接受母体或婴儿粪便移植的GFM肠道中，分析了 T 细胞、B 细胞、树突状细胞 (DC) 以及固有淋巴细胞 (ILCs) 的亚群。非IBD母婴粪便移植组和未移植组的GFM作为对照。结果显示，在脾脏、派尔集合淋巴结 (Peyer’s patches) 和肠系膜淋巴结 (MLN) 中，接受IBD孕妇或婴儿粪便移植的小鼠与对照组相比，DC亚群或ILCs均未出现差异。在淋巴细胞中，虽然总T细胞以及CD4+ T细胞无显著差异，但在接受IBD母亲粪便移植的小鼠中，其MLN内的CD19+ B细胞比例显著下降。更重要的是，在接受IBD孕妇或其3个月大婴儿粪便移植的小鼠结肠固有层中，类转换记忆B细胞比例显著低于接受健康对照母婴粪便移植的小鼠(图4A)。类似结果也出现在MLN中，但仅限于接受IBD婴儿粪便移植的小鼠，而非IBD母亲粪便移植的小鼠。进一步分析发现，在上述记忆B细胞群中，IgA+类记忆B细胞在接受IBD母亲或婴儿粪便移植的小鼠结肠固有层中显著减少，但在MLN中未见差异 (图4B)。我们并未观察到IgA+浆细胞或粪便IgA水平在IBD与对照粪便移植小鼠之间存在显著差异。在接IBD母亲粪便移植的小鼠中，结肠固有层和MLN的调节性T细胞比例显著低于对照母亲粪便移植组；但在接受IBD婴儿粪便移植的小鼠中，并未观察到相同差异 (图4C)。

图4 接受 IBD 母亲及其 3 个月大婴儿粪便移植的无菌小鼠，其适应性免疫细胞组成显著异常

讨论

本研究发现，IBD孕妇在妊娠期持续存在肠道菌群失调，其特征为拟杆菌门减少和变形菌门增加；而其婴儿自出生一周起即表现出菌群多样性降低，并在前三个月维持γ-变形菌纲富集和双歧杆菌减少，这些模式与母体及既往成人和儿童 IBD患者的菌群特征相似。由于双歧杆菌对婴儿免疫系统成熟及防御致病菌至关重要，而变形菌门则与肠道炎症密切相关，这些改变提示早期菌群异常可能影响免疫发育并增加未来IBD风险。进一步的无菌小鼠移植实验表明，IBD母婴菌群会导致结肠内记忆B细胞、IgA+ B细胞及调节性T细胞数量下降，提示IBD相关菌群可削弱黏膜免疫稳态。研究还指出，尽管母体IBD状态是影响婴儿菌群的主要因素，但分娩方式、抗生素暴露及喂养方式也有一定作用，其中母乳喂养与双歧杆菌增加相关。总体而言，本研究首次揭示了母体IBD对妊娠期及婴儿早期菌群发育的深远影响，并通过功能学验证建立了菌群失调与免疫异常的潜在因果联系。这些结果提示，针对IBD孕妇或婴儿早期的菌群干预，可能为降低子代未来IBD风险提供新思路。然而，研究也存在局限，如未能校正所有IBD相关临床变量、婴儿血样缺乏以及环境因素样本量有限等。

致谢

天津医科大学 涂秋月

浙江大学医学院附属第二医院 孙誉郝

中南大学湘雅三医院 陈杰

中南大学湘雅三医院 王晓艳

对本篇文章解读做出的贡献

参考文献

1.Torres J, Hu J, Seki A, et al. Infants born to mothers with IBD present with altered gut microbiome that transfers abnormalities of the adaptive immune system to germ-free mice. Gut. 2020;69(1):42-51. doi:10.1136/gutjnl-2018-317855

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来源：医脉通消化科一点号