译者：刘睿

译者单位：浙江大学医院

越来越多的证据表明肠道菌群可作为代谢健康的调节因素，在怀孕期间可能会影响母代和子代的健康。妊娠期糖尿病（GDM）是女性在妊娠期间可能出现的最常见的代谢紊乱性疾病，对全世界范围内每7名活产婴儿中的1名造成影响。由于没有足够的饮食来预防GDM的手段，因此有人提出通过修饰肠道菌群作为非药物干预方案进行治疗。有几项研究指出肠道菌群可能参与GDM的发病，但并非所有研究结果都支持这一观点。最重要的是，最近有人认为基于16SrRNA基因测序的肠道菌群分析不能在物种水平上提供准确的信息。宏基因组学微生物检测除了提供有关细菌分类的更深入的信息之外，可以提供肠道菌群基因的数据，从而揭示肠道菌群的功能潜力。

本研究是第一项在临床研究范围内使用宏基因组学深度测序方法研究整个妊娠过程中肠道菌群和GDM相互作用的研究，即对导致该菌群–GDM的潜在因素进行了详细的前瞻性记录和评估相互作用。此外，在我们的试验中研究了两种食物补充剂（益生菌和长链多不饱和脂肪酸（LC-PUFA）（鱼油））在怀孕期间改变肠道菌群组成的潜在益处。益生菌已被证明可以支持健康的肠道菌群组成，并且已知益生菌和LC-PUFA都具有调节肠道菌群的作用以及抗炎和葡萄糖代谢的调控作用。

研究方法

研究人群包括在西南芬兰进行的母婴饮食单中心干预试验（ClinicalTrials.gov：NCT）的超重和肥胖孕妇。Pellonper?等人之前已经详细报道了研究方案和怀孕期间食物干预的主要结果。在该报告中，我们证明食用补充剂对葡萄糖代谢或GDM的发生率没有影响。

简而言之，该研究的纳入标准为超重（妊娠体重指数（BMI）≥25）和早孕（妊娠18周）。排除标准是在首次研究拜访之前诊断为GDM，多胎妊娠以及存在代谢性或炎性疾病。此外，在进入研究之前，对女性进行了糖化血红蛋白的检测，以排除可能的2型糖尿病。在该临床试验招募的名女性中，在怀孕两个时间点均未提供粪便样本的女性，在粪便取样前8周内使用抗生素或使用药物（胰岛素，二甲双胍或两者同时使用）的女性均不得纳入。结果，共有名女性在怀孕早期（妊娠周平均13.9（SD14.1））和晚期（妊娠周平均35.2（SD1.0））进行了粪便采样。

在早期（妊娠周14.6）诊断出GDM（1.9））或怀孕前中期（妊娠周26.3（2.0））根据文献中提到的国家标准进行诊断妊娠期糖尿病。对于存在GDM发生高危因素的女性（BMI≥35kg/m2、既往有GDM或糖尿、多囊卵巢综合征或有糖尿病家族风险的女性可在妊娠早期进行口服葡萄糖耐量试验（OGTT）。

将纳入的所有研究对象分为4个GDM组。在妊娠中期发展为GDM的女性中，有81％的妊娠早期空腹血糖低于0小时-诊断为GDM的OGTT阈值（≥5.3mmol/L），表明这些女性大多数在妊娠后期发展为GDM。从第一项研究中，将这些女性随机分为四个干预组：鱼油+安慰剂（n=68），益生菌+安慰剂（n=72），鱼油+益生菌（n=69）或安慰剂+安慰剂（n=61）在整个怀孕期间进行随访，直到产后6个月。据报告，有88.4％的女性依从性良好，从返还的鱼油胶囊计算得出，平均食用了91.8％（SD15.9）的胶囊。

研究结局

这项研究的主要终点是研究超重和肥胖女性的肠道菌群组成和功能在怀孕期间是否发生变化，以及是否与GDM呈现相关性。次要终点是研究是否可以通过膳食补充剂，鱼油和/或益生菌来改善肠道菌群。

结果

妊娠早期和晚期的粪便中主要菌群为拟杆菌（分别为56.9％和57.6％），其次是硬毛菌（37.9％和36.5％），变形杆菌（2.5％和2.7％），放线菌（1.7％和2.1）％）和疣微菌门（0.93％和1.3％）。

调整混杂因素后，特定的肠道菌群物种不会影响GDM的发生

我们将妊娠中期发生GDM的女性与妊娠中期没有发生GDM的女性进行比较，观察到妊娠早期有7种细菌的差异，将妊娠中期发生GDM的女性与没有这种情况的女性进行比较时观察到了4种细菌的差异。在进行了多次校正测试后，只有未分类的巨型球菌在确诊的中期妊娠GDM病例发生中具有统计学差异，而那些发展为GDM的女性中该菌的丰度更高（FDR值0.25）。在肠道菌群群落分析中，发现有和没有GDM的女性之间存在重叠。肠道菌群多样性和丰富度未发现差异。

患有GDM和不患GDM女性之间特定的肠道菌群种类没有差异

根据GDM状态，在物种水平上检测到了几种差异，但是在校正了多次测试或在MaAsLin（模型2）中，这些差异均不明显。此外，在妊娠末期的细菌群落或肠道菌群多样性和丰富度丰富度分析中患有和不患有GDM的女性之间没有观察到差异。妊娠晚期，初发GDM的女性中硬壁菌门/拟杆菌门的比率的唯一差异是较高的比率（中位数为0.84（0.56-1.21），p=0.），而妊娠后期没有GDM的比率（中位数为0.46（0.27-1.07））。此外，早发性GDM的女性与妊娠中期发病的女性之间的几种细菌种类有所不同，但是在多项校正测试和MaAsLin分析后，不再观察到显著差异。

妊娠期间肠道菌群的进化受GDM和饮食干预的影响

接下来，我们调查了从妊娠早期到妊娠晚期肠道菌群是否有变化，以及这些变化是否受到GDM的影响。安慰剂组代表仅由怀孕引起的变化。实际上，由于怀孕，在不同的生物分类学水平上发现了一些变化，尽管针对多次测试进行了更正，但更改后不再显著。在调整后的MaAsLin中进行评估，在安慰剂组中的所有女性中，灵巧粪球菌增加（q=0.）。在调查没有GDM的女性（所有无GDM的女性，无论干预组如何）时，观察到22种物种的相对丰度发生了变化（FDR0.25）。在孕早期发生GDM的女性在怀孕期间未观察到细菌种类的变化。

接下来，我们通过使用MaAsLin评估了饮食干预对肠道菌群的潜在影响。当我们比较所有女性的四个干预组之间的肠道菌群变化（模型3）时，鱼油和益生菌组合组中动物双歧杆菌的丰度增加了（q=0.）。为了揭示可能影响GDM状态的因素，我们将GDM作为MaAsLin（模型3）中的另一个混杂因素。在此模型中，我们观察到了饮食干预的强大影响，这明显体现在两个物种的变化上，即动物双歧杆菌（q=0.，鱼油和益生菌组增加）和卵形拟杆菌（q=0.，益生菌组减少），但与GDM状态无关。当比较妊娠晚期四个干预组之间的差异时，在调整后的MaAsLin中鱼油+益生菌组合的效果也很明显，也就是说，在鱼油+益生菌组中，观察到的双歧杆菌最高丰度。当评估那些在妊娠早期没有动物双歧杆菌的女性（占女性的75％）时，在鱼油/益生菌组中检测到最高的丰度（3.2E-04（SD7.2E-0.4），p与安慰剂组（6.5E?05（SD1.7E?04）比较）为0.，随后是益生菌/安慰剂组（1.93E?04（SD4.6E?04），p=0.）。

值得注意的是，在鱼油和益生菌组中，粪便中检出动物双歧杆菌的女性比例也最高。意料之外的是在益生菌或鱼油+益生菌组的女性的粪便样本中未发现鼠李糖乳杆菌HN。当所有女性（p=0.）或妊娠中期发生GDM的女性（p=0.）均纳入分析时，我们未发现硬壁菌门/拟杆菌门的比率发生变化。相反，在没有GDM的女性中，硬壁菌门/拟杆菌门比率降低了（早孕：中位数0.（IQR0.–1.01），而晚期妊娠：0.（IQR0.–0.），p=0.）），而在确诊的女性中对于早期发病的GDM，该比率增加了（中位数为0.51（0.42-0.88）对0.84（0.56-1.2），p=0.）。

饮食干预对有和没有GDM的女性的肠道菌群差异化作用

鱼油+益生菌组可观察到从妊娠早期到晚期的大多数变化。我们在所有女性中发现了未分类的小韦荣球菌和韦荣氏球菌属以及副流感嗜血杆菌（FDR0.25）和动物双歧杆菌的增加。MaAsLin（模型4）中动物双歧杆菌的增加（q=4.49e-07）和未分类韦永杆菌的减少（q=0.），副流感嗜血杆菌（q=0.）和细小弧菌（q=0.）仍然很明显。在不患有GDM的女性中观察到动物双歧杆菌（q=6.01e-05）有所增加，副流感嗜血杆菌（q=0.）和未分类Veillonella菌（q=0.）、细小弧菌（q=0.）和真细菌的数量减少，而在患有GDM的女性中则观察不到这一变化。在鱼油组中，当分析所有女性和无GDM的女性时，观察到少数物种减少（FDR0.25）。在MaAsLin分析，这些更改均没有显著变化。

肠道菌群和功能

与肠道菌群组成一样，未检测到肠道菌群功能与GDM状态之间的关联，这证实了肠道菌群既不参与GDM的发生，也不因GDM状态而异。但是，在没有GDM的女性中，观察到GDM状态与干预之间存在相互作用，从早期到晚期，某些细菌功能有所降低，但仅在鱼油和益生菌组合组中有效。另外，在组合组中，很少有功能根据怀孕中期的GDM状态而有所不同。所有这些发现均与细菌管家特性有关，例如脂质合成和能量代谢。

讨论

深入的宏基因组学分析以及对多变量测试和混杂因素进行校正的严格生物信息学分析表明，特定的肠道菌群及其功能均不参与GDM的发生，且与超重或肥胖状态无关。此处的新发现是，没有GDM的女性的肠道菌群易于被饮食干预改变，而具有GDM的女性的肠道菌群似乎相对静止。

与我们的宏基因组学方法类似，先前的一项研究使用较少的16SrRNA测序方法进行了较少的研究，在有和没有GDM的女性之间，肠道菌群没有差异。与那些使用16SrRNA测序技术报告肠道菌群和GDM之间存在关联的研究相比，我们的方法，即宏基因组测序提供了更高的菌群组成分辨率，即物种水平上的细菌数量丰富以及有关肠道菌群功能的信息。因此，我们认为我们的发现在阐明肠道菌群和GDM之间的可能关系方面可能更准确。另外，我们在分析中包括怀孕前的BMI（已知可能会影响肠道菌群和以前的GDM），并将其作为混杂因素。重要的是，我们的研究还包括一项干预措施，该措施使我们能够研究饮食改变超重和肥胖孕妇肠道菌群的潜力。

饮食干预引起的变化（即食用鱼油和益生菌的组合导致肠道菌群调节）的观察结果表明，患有GDM的女性的肠道菌群不灵活，因此不易被环境因素（包括饮食、食用鱼油和益生菌的组合似乎会改变肠道菌群的组成，即动物双歧杆菌的丰度增加，副流感嗜血杆菌，未分类的韦永拉氏菌，细小弧菌和大肠杆菌的致病菌减少。已有研究证明，食物过敏的儿童体内其丰度有所降低了，这可能也与炎症状态有关。口腔小静脉曲张的存在也与健康受试者的血糖水平升高有关。大肠杆菌可以参与炎症的调节，因为它可以在体外引起抗炎细胞因子白介素10的产生。此外，在鱼油+益生菌组中，妊娠中期发生GDM的女性与未妊娠GDM的女性相比，妊娠晚期三种物种的丰度更高。R.obeum是产生丙酸的细菌种类，与肥胖发生有关沃兹沃思萨特氏菌在哮喘患者中的丰度较低，并与儿童超重呈负相关。关于细菌的功能特性，只有鱼油和益生菌组的女性在某些细菌管家功能（例如脂质合成和能量代谢）中观察到了唯一发现。尚不清楚在组合组中观察到肠道微生物群组成和功能的这些变化的原因尚不清楚，但可能与鱼油增强益生菌对肠道上皮细胞的粘附潜能和/或增加鱼油的能力有关。益生菌的定殖潜力。新陈代谢异常的另一种表现，即胰岛素抵抗，与肠道菌群丰富度较差有关。出乎意料的是，在当前的研究中，以Shannon多样性衡量的α多样性在患有GDM（血糖代谢异常）的女性中比没有GDM的女性更高。

我们在这里的发现基于我们多项研究的优势，例如，选择不使用药物的女性（胰岛素和/或二甲双胍，抗生素）以及采用可靠的统计方法。此外，就超重/肥胖状况以及怀孕时间而言，本研究中的女性代表了一个同质的研究人群，即怀孕的早期和晚期。我们研究的另一个优势是，我们使用了四种不同的GDM诊断标准，我们的研究不包括体重正常的女性。这些女性对妊娠和饮食引起的肠道菌群改变的反应可能会有所不同，因此这可能会限制我们的发现的概括。由于建议女性不要食用任何含益生菌或鱼油的食物，因此我们认为，肠道微生物群组成的变化，尤其是动物双歧杆菌的丰富性，是由于饮食干预所致。但是，我们未在粪便样本中发现鼠李糖乳杆菌，这可能需要使用靶向PCR方法进行分析。此外，尽管我们预计不会产生任何影响，但我们不能排除使用中链脂肪酸作为安慰剂脂肪酸可能具有调节肠道菌群的作用。还有一个不足是，尽管这项研究中的纳入人群数量很多，但被诊断出患有GDM的女性并不多，与没有GDM的女性相比，其群体规模较小，这表明需要进行更多的GDM进一步研究。我们没有检测到肠道菌群功能和GDM之间的统计显著关联。仅在没有GDM的女性中观察到对肠道菌群组成的干预作用，这表明没有GDM的女性的肠道菌群可以灵活地通过食品补充剂进行修饰。在其他研究中，GDM女性中潜在的不灵活的肠道菌群是否会导致GDM的发生或在GDM中检测到的代谢异常尚需证实。

总而言之，对于超重或肥胖的孕妇，特定的肠道菌群物种不会导致GDM的发生。然而，GDM的状态可能会干扰母体肠道菌群的灵活性。这一发现表明，在这种高危孕妇人群中，特定的肠道菌群在调节孕产妇葡萄糖代谢中的作用微不足道，而也许由于其肠道菌群更加灵活，没有GDM的女性可能会受益于针对肠道菌群的膳食补充剂达到其他健康结果。此外，女性对肠道菌群的饮食调节无能为力可能表明，静止的肠道菌群可能导致了GDM中观察到的发生率和代谢偏差，因此需要对此进行进一步研究。

MokkalaK,PaulinN,HouttuN,etal.Metagenomicsanalysisofgutmicrobiotainresponsetodietinterventionandgestationaldiabetesinoverweightandobesewomen:arandomised,double-blind,placebo-controlledclinicaltrial.Gut.Aug24(10):1-10.

责任编辑：扶摇直上

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