妊娠期母体肠道微生态调节对子代影响的研究进展

赵以琳，于琴，周娟，严骅

近年来，肠道菌群失衡已被证实与糖尿病［1］、高血压［2］、过敏性哮喘［3］、神经系统疾病［4］等多种疾病相关。研究发现，肠道菌群对宿主的代谢、免疫反应、生理活动等具有广泛的影响［5-7］。由于妊娠期女性的解剖结构及生理、免疫功能发生变化，其肠道菌群也会受妊娠期特殊代谢过程的影响而发生改变［8-10］。越来越多的证据表明多种妊娠代谢性并发症与妊娠期肠道微生态的变化密切相关［11-13］。此外，子代肠道菌群的建立与妊娠期母体肠道微生物群及代谢状态也存在关联。本文将综述分析妊娠期母体肠道微生态的调节对子代影响的研究进展，为进一步改善妊娠期肠道微生态结构、防治妊娠期不良代谢状态及降低子代健康风险提供参考。

1 妊娠期母体肠道微生态变化

肠道菌群在分解和发酵食物的过程中产生短链脂肪酸（SCFAs），SCFAs在脂质和氨基酸的代谢、蛋白质的消化和分解过程中发挥作用，从而保持机体能量的平衡［14］。肠道菌群紊乱，通常可理解为肠道中有益菌群匮乏和致病菌增加，这种紊乱往往会导致肥胖及代谢问题［15-16］，进而影响人体健康。

妊娠期肠道菌群是随妊娠期女性独特的解剖结构、生理、免疫功能的改变而建立的。在既往对妊娠期肠道菌群的研究中存在2种观点：其一认为妊娠早期和晚期的肠道微生物群组成没有变化。DiGiulio等［17］在对40例妊娠期女性的肠道菌群进行分析时发现，妊娠早期和晚期肠道菌群群落比较没有显著差异。另一种观点认为，妊娠早期至晚期肠道微生物群发生了变化。近期一项对45例日本健康妊娠期女性的研究发现，妊娠后期肠道菌群的Shannon-Wiener指数（反映群落中物种的多样性及个体的均匀性）与孕前的体质量指数呈负相关，与血清糖蛋白水平呈正相关［8］，可见妊娠期肠道菌群受孕前体内代谢状态影响，并与妊娠期间代谢过程有关。Koren等［9］发现妊娠晚期女性粪便中的菌群炎症反应增强和能量代谢降低。一项对20例孕妇的研究发现，从妊娠早期到晚期，孕妇肠道菌群的丰度减少，而多样性与均匀性增加［10］。这些研究结果表明在妊娠期全程母体的肠道菌群发生了改变，并且母体的代谢可能与肠道菌群的变化密切相关。但是，由于样本量及环境因素的限制，对影响妊娠期肠道微生物组变化的因素仍需更多后续研究。

2 母体肠道微环境对子代肠道菌群建立的影响

母体微生物群是子代肠道菌群建立的重要来源，微生物群在新生儿肠道的定植受以下几个方面的影响：新生儿出生时的胎龄、分娩方式、母体抗生素暴露情况［18-20］、喂养方式及早期与母亲亲密接触的情况［21-22］。其中，分娩和喂养方式是直接影响新生儿肠道微生物群垂直传递的两个方面［23-24］。另外，抗生素暴露会使母体肠道菌群发生变化，进而对子代肠道菌群建立产生一定影响［18］。

2.1 分娩及喂养方式对新生儿肠道菌群的影响 有研究指出，相较于剖宫产的新生儿，顺产新生儿的肠道菌群与母体阴道菌群群落重叠［25］。Ferretti等［26］对产后4个月内的婴儿及其母体的阴道、皮肤、母乳、口腔、粪便同时采样，发现母体阴道和皮肤的菌群可暂居婴儿肠道中，随后在婴儿发育过程中逐渐被更易持久存在于肠道中的菌群取代。另一方面，母体营养对胎儿生命早期的肠道微生物区系有着重要影响。妊娠期间，营养经胎盘输送给胎儿，对胎儿肠道菌群的建立产生影响；哺乳期间，婴儿的肠道菌群可通过母乳喂养的途径发生改变［27-28］。母乳包含丰富的蛋白质、脂质及独特的200多种寡糖。已有研究证明母乳中含有的菌群是新生儿建立“健康微生物组”的主要来源［23］。Cabrera-Rubio等［29］发现初乳中最主要的菌群包括韦氏菌、亮葡菌球菌、葡萄球菌、链球菌和乳球菌，在产后1～6个月收集的母乳样本中发现含有与子代口腔相关的菌群，这可能与婴儿吮乳过程中产生的口腔微生物交互有关。Guo等［30］研究发现，采用母乳喂养的婴儿比采用人工喂养或者混合喂养的婴儿发生呼吸道及胃肠道感染的风险更低，且母乳喂养婴儿肠道中的双歧杆菌含量较另2组明显更多。

2.2 抗生素使用对新生儿肠道菌群的影响 妊娠期使用抗生素会干扰孕妇的肠道菌群，而科学地补充益生菌和益生元可能会对母亲及其后代产生积极影响［31］。Khan等［32］对妊娠小鼠使用B类抗生素（阿奇霉素、阿莫西林、头孢克洛），发现小鼠的肠道菌群中变形杆菌及肠杆菌的丰度相对增加，而厚壁菌及乳酸菌的丰度相对减少。对妊娠期母猪给予万古霉素后，母乳中的总IgG和IgM水平均显著升高，仔猪的CD4+T细胞和B细胞数量增加，说明应用抗生素后所改变的肠道微生物区系既影响了母体免疫，同时也可通过母乳影响子代的获得性免疫，进而对子代肠道菌群的建立产生作用［33］。Korpela等［34］对曾有抗生素治疗史的孕妇在孕期及产后补充益生菌，进行3个月的追踪分析发现，母乳喂养的婴儿肠道菌群中双歧杆菌增加，变形杆菌和梭状芽孢杆菌减少，在一定程度上降低甚至消除了抗生素的影响。

3 妊娠期代谢性疾病对母体及子代肠道菌群的影响

妊娠期肠道菌群与母体自身代谢状态相关，当发生妊娠代谢性疾病时，肠道菌群也会发生相应变化。目前研究证实，母体妊娠期出现代谢性疾病，如妊娠期肥胖、糖尿病、高血压，会对子代肠道菌群的建立造成影响，增加子代的健康风险。

3.1 妊娠期肥胖 以往研究指出，母体妊娠期间超重/肥胖和妊娠期体质量增加（GWG）都会对子代产生短期或长期的健康风险，比如肥胖、代谢综合征、巨大儿等［35］。Stanislawski等［11］发现孕前超重/肥胖和GWG会使肠道菌群α多样性（反映微生物群落的丰度和多样性）降低，妊娠期母体与子代肠道菌群的操作分类单元（OTU）存在相关性，说明母体的妊娠期肥胖可能会使子代肠道菌群出现类似孕前超重/肥胖和GWG女性的分布特征（较低的α多样性）；但妊娠期母体的超重/肥胖和GWG的发生并不能决定0～2岁婴儿肠道菌群的组成。Mueller等［36］发现只有在顺产时，婴儿第一份粪便中的菌群才受到母体超重/肥胖的影响。Korpela等［34］研究也说明子代早期生命中的肠道微生物区系受抗生素、益生菌的影响更为明显，这可能解释了Stanislawski等［11］研究中子代生命早期肠道菌群分布随母体菌群发生改变的结果。但母体孕前体质量及GWG是否会对子代生命后期肠道菌群产生影响，从而引发远期的肥胖风险，仍需要更多深入的研究来证明。

在动物实验方面，Kimura等［37］发现，相较于无特殊病原体（SPF）小鼠，无菌（GF）小鼠的子代出生后更容易出现肥胖。在缺少肠道菌群的情况下，妊娠小鼠血浆中的部分SCFAs含量明显减少，这种情况也在子代血液中出现。追溯到胚胎发育时期，SCFAs的G蛋白偶联受体（GPR）41与GPR43与胎儿的副交感神经、胃肠道内分泌细胞和胰岛B细胞发育均有关联［38］。当SCFAs引起副交感神经释放的冲动增加时，可激活胰岛B细胞分泌胰岛素，此时高胰岛素血症会进一步使胃泌素分泌增加，从而导致人体摄入大量能量导致肥胖［39］。因此，肠道菌群产生的SCFAs与子代发生肥胖的概率相关。

3.2 妊娠糖尿病 妊娠糖尿病（GDM）是一种常见的妊娠合并症。研究表明GDM是大于胎龄和巨大儿发生的独立危险因素［40］，也会增加子代超重、肥胖及糖耐量异常的风险［41］。因此，可通过对母子肠道微生态的研究，寻找监测妊娠期糖代谢的特定微生物靶点，或通过益生菌干预来避免上述短期或远期健康风险。一项对妊娠24～36周的GDM肠道菌群的研究发现，门类水平的微生物分类群丰度分析显示厚壁菌门增加，而放线菌门和拟杆菌门减少［12］。肠道菌群丰度及结构的改变对SCFAs及其代谢物生成均有影响，继而导致GDM的发生。当缺乏SCFAs时，胰高血糖素样肽1（GLP-1）分泌减少，葡萄糖耐量下降，肠道糖异生减少，导致血糖上升［42］。Ponzo等［43］在GDM子代的肠道菌群中发现了一类与促炎相关的菌群，在炎症状态下，母体更容易将与促炎相关的菌群传递给子代，对子代未来的健康产生影响。GDM的发生与孕妇生活方式也存在重要关联，与妊娠后期相比，妊娠早期母体饮食习惯与子代微生物区系有更强的相关性，整个妊娠期间母体低聚糖水平与子代瘤胃球菌正相关［43］。而有研究证实瘤胃菌科肠道相对丰度的增加与糖尿病发病概率增加有关［44］。因此，母体自孕早期起每日使用益生菌干预肠道微生物群，或可改善葡萄糖代谢，增强子代先天免疫力。

3.3 妊娠高血压疾病 妊娠期肠道微生态的一系列自适应变化与代谢、免疫反应密切相关，同时也参与了妊娠高血压的发生。妊娠高血压疾病（HDP）包括妊娠期高血压、先兆子痫、子痫、慢性高血压并发先兆子痫等，严重影响母婴健康，成为围产期死亡率升高的重要原因。Chang等［13］对27例重度先兆子痫（PE）患者和36例健康孕妇研究发现，PE患者的肠道菌群α多样性显著降低，在菌门水平上，厚壁菌门丰度降低，变形菌门丰度增加。Wang等［45］对48例PE患者及48例健康孕妇进行研究，发现2组间有17个差异显著的类群。PE患者粪便微生物菌群与血浆中的脂多糖（LPS）含量较健康组更多，而LPS与激活炎症反应相关，这可能部分解释了PE患者发生一系列复杂的代谢和免疫反应的原因。除不良妊娠结局外，HDP所导致的母体肠道菌群改变对子代亦有长远的健康影响。Hsu等［46］研究中，对雌性大鼠从妊娠期至哺乳期给予正常饮食（ND）或高脂饮食（HF），雄性仔鼠从断奶后至16周龄给予ND或HF饮食，将上述雌性大鼠与仔鼠分成ND/ND、HF/ND、ND/HF和HF/HF组，发现在母子大鼠均给予HF的组别中，成年雄性子代出现血压升高、体质量增加和肾脏损伤，粪便中的丙酸和丁酸的浓度降低，同时GPR41降低，嗅觉受体78（Olfr78）升高。GPR41和Olfr78为SCFAs受体，共同参与血压调节，SCFAs激活GPR41，通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路阻止的钙离子内流，使大血管平滑肌细胞舒张，从而降低血压；Olfr78是存在于肾脏中的受体，被醋酸盐和丙酸盐激活后，介导肾素释放，发挥收缩血管、预防血压下降过低的作用［47-48］。由此可见，妊娠高血压可能通过改变子代肠道菌群的方式增加子代高血压的发病风险。此外，研究还发现母体的HF对3周龄和16周龄子代的微生物区系有不同的影响，HF/HF组的3周龄和16周龄子代肠道厚壁菌/拟杆菌比值（F/B）均明显高于其他组，F/B与高血压发病相关［49］。因此或可以通过改变母体饮食结构达到对子代高血压发病的预防作用［13］。Hsu的研究团队还对子代高血压发病提出了多种治疗方案，如母体益生菌干预治疗，以及针对三甲胺（TMA）、SCFAs为靶点的治疗［50-51］。TMA的氧化产物血浆氧化三甲胺（TMAO）作为一种肠源性菌群相关的代谢产物，与心脑血管疾病存在关联［52］。经益生菌治疗可有效预防因围产期高脂饮食所导致的妊娠期高血压，母体益生菌治疗可降低粪便丙酸和醋酸水平，使TMAO水平和TMAO/TMA比值降低，为母体补充醋酸盐或TMA抑制剂3，3-二甲基-1-丁醇（DMB），可以达到早期干预子代高血压发病的重要作用［50-51］。

综上所述，妊娠期母体的代谢状态会对母体肠道微生态产生多种影响，进而对子代肠道菌群的建立产生作用。干预母代和子代的肠道菌群，能够预防不良妊娠结局，同时避免子代远期的健康风险。针对特定妊娠期代谢疾病寻找特定的肠道菌群靶点，或筛选出特定的孕源性益生菌，可以为筛查妊娠期代谢性疾病及寻找新的治疗方法提供新的思路，值得进一步深入研究。