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在人类生命早期,肠道微生物群的建立对免疫功能、代谢稳态的形成具有深远意义。然而,与细菌共生的同时,抗生素抗性基因(ARGs)也会随微生物一同定植,形成所谓的“抗性组(resistome)”。尽管已有研究显示ARGs在出生后数日即可检测到,但它们如何随时间变化、何种因素塑造其丰度、哪些细菌是关键携带者、绝对数量如何影响风险,这些问题仍未被系统揭示。尤其在婴儿肠道菌群迅速发育的前6个月,ARGs的绝对负荷变化十分关键,却长期被忽视。
近日,来自丹麦技术大学科研人员在Nature Communications发表文章,研究者基于从出生后 3–6天至5岁的纵向婴儿队列,对56对母婴队列的547份母婴粪便样本进行绝对定量宏基因组分析,系统描绘了ARG在生命早期的真实“绝对丰度动态曲线”,并明确了分娩方式、特定细菌之间的互作机制。

英文题目: Temporal dynamics and microbial interactions shaping the gut resistome in early infancy
中文题目:生命早期肠道抗性组的时间动态与微生物互作机制
发表时间: 2025年8月30日
本研究发现相对定量和绝对定量
在婴儿肠道抗性组研究中存在以下主要差异:
相对丰度:ARG相对丰度在出生后前6个月保持较高水平,12个月之后显著下降(图1b),整体呈递减趋势。
绝对丰度:ARG绝对丰度在个体间变异极大,在2个月时出现分化,至6个月达到峰值(约10⁶-10⁷个load/g粪便),随后骤降至12个月时的约1.8×10⁶个load/g粪便,并在此后保持相对稳定,与母体水平相当(图1c)。
相对丰度:剖宫产与阴道分娩婴儿之间无显著差异(图S1)。
绝对丰度:阴道分娩婴儿在2个月龄时的ARG载量显著高于剖宫产婴儿(图1e);在阴道分娩婴儿中,家庭分娩者在2个月和6个月时的ARG载量进一步高于医院分娩者(图1f)。

图1. ARG丰度与数量在6个月龄达到高峰并与分娩方式相关。a) 抗生素抗性基因(ARG)在婴儿不同时间点的粪便样本(以及母体样本)中的丰富度分布。b) ARG的相对丰度随时间的变化。从出生后第一周到6个月的样本与12–60个月的样本比较,使用双侧 Wilcoxon 检验。c) ARG在不同组间的绝对丰度结果。不同时间点使用双侧 Dunn 检验比较。星号表示相对6个月样本的显著性(FDR 校正)。d) 按照作用机制分类的ARG绝对丰度与数量。点的颜色代表具有该分类的ARG数量,大小代表平均绝对丰度,柱状图表示总体 ARG数量。e)不同分娩方式婴儿的ARG绝对丰度比较。f)家庭与医院分娩的顺产婴儿ARG绝对丰度比较。

图S1. ARG绝对丰度而非相对丰度与出生方式有关。(原文图S4)

图2. 婴儿早期存在显著的个体间ARG多样性差异。a) 不同时间点婴儿粪便样本与母体样本的ARG Shannon多样性。以Dunn检验比较,并以FDR校正。b) 基于Bray–Curtis距离的NMDS图,展示不同时间点的ARG β多样性,图中叠加了与ARG组成相关的细菌种类。c) 采用调整性别、分娩方式、家庭生活方式的PERMANOVA分析,显示围产期变量对ARG β多样性的解释度。

图3. 早期生命中含ARG细菌种类的丰富度和绝对丰度。a) 基于MAG的ARG丰富度分布图。b) 在不同时间点粪便中携带ARG的MAG丰富度。c) 携带ARG数量多的25个MAG的ARG和毒力基因丰富度。d) 在不同时间点婴儿粪便中携带ARG数量多的25个MAG的绝对丰度变化。
本研究利用宏基因组绝对定量策略,首次系统探讨了生命早期ARG的绝对丰度动态轨迹。研究显示ARG绝对丰度在6个月达到峰值,是抗性风险的“关键窗口期”。分娩方式影响ARG绝对丰度,但不会改变相对丰度。该研究强调了宏基因组绝对定量结果在resistome抗性组研究中的核心价值,为未来抑制抗性传播提供了新的干预方向。
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