客户案例 | IF31 RCT试验:定植母亲阴道菌群对剖宫产婴儿神经发育和代谢组的影响
剖腹产婴儿与阴道顺产分娩婴儿相比，其肠道微生物群组成存在差异，并与出生后部分疾病风险增加相关。顺产婴儿的早期肠道微生物来自母亲的产道，而剖腹产婴儿的微生物群主要是在母亲的皮肤、母乳和来自环境的细菌。虽然随着年龄的增长，这种差异会逐渐消失，但早期的肠道微生物群与婴儿神经免疫系统的发育有关，并可能影响他们以后患糖尿病等疾病的风险。阴道菌群转移（VMT）对新生儿可能逆转剖腹产相关的微生物群紊乱。
2023年6月15日，南方医科大学珠江医院何彦团队、佛山市妇幼保健院谢日华团队及上海交通大学医学院附属第六人民医院陈天璐团队合作在Cell Host & Microbe（IF=31.316）期刊上发表题为“Effects of vaginal microbiota transfer on the neurodevelopment and microbiome of cesarean-born infants: A blinded randomized controlled trial ”的研究型文章，通过三盲（传统双盲+数据处理盲法）随机对照试验，评估其对神经发育、肠道微生物组和代谢组的影响。研究发现通过擦拭浸有母亲阴道分泌液体的纱布，可以改善剖宫产分娩的新生儿远期的健康状况，尤其是神经功能发育的提升。在促进婴儿肠道菌群成熟等方面，也具有积极的作用。此外，VMT可调节婴儿肠道的代谢产物和代谢功能。本研究为临床上开展阴道菌群定植提供了更加有力的证据。（麦特绘谱为本研究提供Q300全定量代谢组检测服务）
两组新生儿42天内的不良反应事件发生率没有统计学差异
该研究在严格筛查后招募了68对剖宫产母婴，随机分为剖宫产阴道菌群种植组（VMT）和剖宫产对照组（Con）。在剖宫产婴儿出生后1-2分钟内用母亲阴道液体纱布/无菌生理盐水纱布涂抹婴儿全身（盲法对照），采集其出生后42天内的粪便标本及安全性资料。研究期间进行安全性观察，包括不良事件（AEs）和严重不良事件（SAEs）。两组在出生后42天内不良事件的发生率相似（p > 0.999）。最常见的不良事件是轻度的皮肤疾病。这些不良事件性质轻微，婴儿在短期内可恢复。没有给任何有不良事件的婴儿使用抗生素或抗病毒药物，也没有因不良事件而退出实验。与Con组相比，VMT并未增加不良事件的风险。
图1. 三盲随机对照试验技术路线及研究主要结果
VMT与剖腹产婴儿的神经发育改善相关
通过”Ages and Stages Questionnaire”（ASQ-3）问卷调查评分，问卷包括五个方面：沟通、粗糙运动、精细运动、问题解决和个人社交技能，得分之和代表整体的神经发育。VMT组3个月时的ASQ-3总分明显高于Con组，VMT组6个月时的ASQ-3总分增加了10.09%，显著高于Con组。这些结果表明VMT组的婴儿神经发育显著优于对照组。
图2. CON组和VMT组婴儿3个月和6个月的神经发育评分
VMT能够使肠道微生物群恢复成类似于阴道分娩婴儿的状态
对母亲的阴道拭子进行16S rRNA基因测序表明，乳酸菌在参与试验的女性生殖道中占主导地位。通过对婴儿粪便的16S rRNA基因测序，检测其肠道菌群在出生后3、7、30和42天的情况。使用SourceTracker软件评估婴儿肠道微生物组中来自母亲阴道液的成分比例。与对照组相比，VMT组的婴儿肠道微生物组在30天和42天具有更高比例的母源阴道细菌，表明VMT向婴儿提供了更多来自母亲阴道液的微生物组。无论是VMT组还是对照组的婴儿肠道菌群在3至42天之间都呈逐渐变化的趋势，如主坐标分析（PCoA）所示，从图中的左半部分向右半部分移动，表明符合预期的成熟轨迹（图3A，附图S4A和S4B）。通过使用无监督聚类算法，将婴儿肠道菌群分为两个组（S4C-S4F），也对应了在PCoA图中观察到的成熟轨迹，接下来测试了肠道微生物组成熟的速度是否与婴儿6个月时的神经发育相关。计算了每个婴儿在后期阶段（第42天和第30天的PCoA1均值）与早期阶段（第7天和第3天的PCoA1均值）之间的差异值，以代表其个体微生物组成熟的速度。VMT组显示出比对照组更快的成熟速度（p = 0.022，图S5A）。线性回归分析结果显示更快的成熟速度与更高的ASQ-3得分显著相关（p = 0.008，图S5B）。在调整了孕周、出生体重和婴儿性别后，结果仍具有统计学意义（p = 0.007）。这些结果表明VMT组加速婴儿肠道菌群成熟，使其与阴道分娩的婴儿相似。
图3. CON组和VMT组婴儿肠道微生物群的动态变化
图4. CON组和VMT组婴儿肠道主要微生物区系的变化轨迹
VMT改善了部分肠道代谢物和菌群代谢途径
本研究使用靶向代谢组学对婴儿粪便中的300种代谢物进行绝对定量。共检测到288种代谢物在至少10%的样本中存在，并纳入后续分析(图S6)。代谢物的数量差异较大，亚油酸（平均213.97 mmol/g）、L-半胱氨酸（平均125.78 mmol/g）和乙酸（平均91.22 mmol/g）是主要的粪便代谢物。通过Procrustes分析检验发现婴儿肠道菌群和代谢组存在显著的协变关系，但效应大小较轻微（M2 = 0.779，p = 0.001，999次置换检验）。M2值在出生后的第3天到第42天逐渐降低，表明肠道菌群和代谢组之间的协变关系随着时间的推移变得更强。计算了VMT组和对照组剖宫产婴儿的代谢组Bray-Curtis距离与阴道分娩组（VD组）婴儿的代谢组之间的距离。最初VMT组的代谢组与VD组相比并没有显著更相似的特征，而对照组则相对较近。然而到了第42天，VMT组的肠道代谢组有一定趋向于与VD组的代谢组聚类，见图S6GH。
图S6. 各组各时间点肠道代谢物组成及代谢物组比较
阴道菌群种植可以增加15种肠道代谢物水平（图5A）。其中包括多种碳水化合物、氨基酸、熊去氧胆酸、L-乳酸、肌肽、羟基苯乳酸、香草酸、乙酸和吲哚乳酸。其中L-乳酸的显著性最高（p < 0.001，FDR = 0.024），与VMT组中观察到的乳杆菌水平高于对照组相一致（图4C）。此外，KEGG数据库的代谢通路分析显示阴道菌群种植上调22条代谢通路水平，如碳水化合物代谢、能量代谢、氨基酸代谢信号转导（HIF-1信号通路和cAMP信号通路）（图5B）。67种粪便代谢物与肠道微生物成熟度显著相关，主要分为氨基酸、胆汁酸、有机酸、脂肪酸和肉碱。其中，γ-氨基丁酸（GABA）与肠道微生物成熟度呈最高正相关，而L-肉碱与之呈最高负相关。这些结果表明，VMT对调节某些粪便代谢物和代谢功能水平具有影响。42天时L-肉碱水平与6个月时的ASQ-3总分呈显著负相关（p = 0.034）。即使在性别、出生体重、孕周和喂养方式等因素进行调整后，这种关联仍然显著（p = 0.025）。而GABA水平与神经发育评分没有显著相关。
图5. VMT组和CON组肠道微生物代谢组的改变以及与婴儿神经发育的相关性
通过代谢网络发现了125个差异代谢物，它们连接了神经发育评分、差异微生物分类和差异代谢物（图5C）。其中有15个是负相关，包括克雷伯氏菌和酒石酸。其余大多数相关是正相关，显示着微生物和代谢物之间的相互促进。当将肠道微生物和代谢物与神经发育联系起来时，除了克雷伯氏菌外，其他都呈现出正相关。所有与神经发育评分呈正相关的分类与代谢物在VMT组中上调，而唯一与之呈负相关的克雷伯氏菌则被下调（图4E），表明VMT可能通过调节特定肠道微生物属和代谢物来影响神经发育。
小结
本研究表明，剖宫产阴道菌群种植组婴儿3-6月龄的神经发育总分显著高于剖宫产对照组；重新捕捉了剖宫产婴儿肠道微生物的成熟轨迹，发现VMT可以加速这一过程。这些发现提示对剖宫产婴儿中实施VMT具有潜在的神经保护作用，并使其表型更接近于顺产婴儿。此外，阴道菌群种植可以增加15种肠道代谢物水平（乳酸、高香草酸、吲哚乳酸等），并上调22条代谢通路水平（碳水化合物代谢、能量代谢、氨基酸代谢等）。在本研究中阴道菌群种植并未增加剖宫产婴儿的不良事件发生率。
该研究给出了初步临床证据，发现本次干预对剖宫产婴儿安全，且可能通过修复婴儿肠道菌群发育来改善其神经功能。同时需指出该研究局限性：首先，将新生儿暴露于母体阴道液可能不仅移植了阴道微生物群，而且也移植了阴道代谢物、真菌群、病毒组和其他物质，使得介导阴道微生物群移植功效的确切成分和机制不够清楚。需要建立一种更明确的移植母体阴道液的方法。其次，本文只研究了婴儿出生后42天内的肠道微生物群和代谢组，以及出生后半年内的神经发育。需要更大的样本量来检查个性化的近期和远期反应。
客户案例原文
Effects of vaginal microbiota transfer on the neurodevelopment and microbiome of cesarean-born infants: A blinded randomized controlled trial. Cell Host & Microbe. 2023.
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| 标签： | 菌群，婴儿，神经系统，发育 |
