妊娠期女性微生物组互作及演替规律

怀孕是女性生命中的一段重要时光，是每位准妈妈生命中的一段特殊旅程，它不仅伴随着母亲身体的巨大变化，还涉及到母亲微生物组在体内的复杂互动【1,2】。微生物组是指生活在我们身体内外的微小生物的总体，包括细菌、真菌和病毒等。这些微生物在我们的身体中扮演着关键的角色，影响着我们的健康和疾病的发生发展【3,4】。孕期女性体内存在着庞大而复杂的微生物群落。这一群落包括了肠道、阴道和口腔等多个部位的微生物，它们与孕妇的健康和胎儿的发育息息相关【5,6】。研究表明，在怀孕过程中，孕妇体内的微生物组会经历巨大的改变，孕期不同阶段这些微生物的变化可能影响孕期妇女的免疫系统、新陈代谢平衡以及整体身体的健康状况，并且与未来新生儿的免疫系统发育密切相关。然而，目前我们对于不同妊娠阶段、孕妇不同身体位点的微生物组的动态演变规律还知之甚少，缺乏全面有效的数据和方法来评估不同地域人群的微生物组在健康孕期和不同妊娠期综合征影响下的转变。

近日，中国科学院北京生命科学研究院赵方庆研究员团队与海军军医大学第二附属医院（上海长征医院）生殖医学中心孙宁霞主任团队合作在Science Bulletin发表题为“Spatiotemporal patterns of the pregnancy microbiome and links to reproductive disorders”的封面文章。该研究通过系统整合和深度挖掘超过10000例妊娠期女性微生物样本，绘制了母体多个身体部位微生物和妊娠期疾病之间的系统生物学图景，揭示了不同妊娠期综合征的菌群扰动规律，为解析妊娠期女性微生物组基线特征及与健康和疾病的交互关系提供了重要的理论基础。

该研究发现妊娠期女性的肠道微生物组随着妊娠进程会不断演变，且受到明显的地域因素影响。与西方国家相比，中国妊娠期女性的肠道菌群更加多样，且富含丁酸产生菌（图1）。随着妊娠期推进，肠道微生物组的多样性和构成也发生明显变化，这与妊娠期激素水平变化相适应，可能影响母体新陈代谢和免疫系统。该研究进一步发现拟杆菌属细菌丰度增加与妊娠期糖尿病发病率升高显著相关，这种细菌有望成为监测妊娠期健康的重要标志物。

图1 孕期肠道微生物的时空特征

与肠道微生物不同，不同地域人群的阴道微生物在妊娠期出现趋同变化。虽然不同国家女性在阴道菌群组成上存在差异，但随着妊娠期推进，这些差异逐渐减小，呈现更一致模式——微生物多样性降低，乳酸杆菌丰度显著增加（图2）。这种一致趋势表明，阴道微生物可能对所有孕妇激素变化有相似响应。当以乳杆菌为主的微生物生态被破坏，妊娠结局可能受影响。该研究发现，早产孕妇的阴道菌群网络相比健康孕妇扰动更大，早产组乳酸杆菌丰度显著下降，这种现象甚至可在妊娠早期观察到，并可由机器学习模型预测。阴道微生物平衡与女性生殖健康密切相关。因此，了解其动态变化有助于促进母婴健康，对评估和预测早产风险具有重要临床意义。

图2 孕期阴道微生物的动态演变

通过比较不同地域健康孕妇口腔微生物，研究人员发现，与肠道和阴道微生物显著变化不同，妊娠期口腔菌群变化较为稳定，物种组成和多样性整个孕期变化不大。然而，妊娠期糖尿病患者口腔微生物在组成和多样性与健康孕妇有明显差异，其中链球菌属显著减少，棒状杆菌属增加（图3）。这些变化可能为妊娠糖尿病早期诊断提供依据。同时也意味着，口腔微生物可能成为一种相对稳定且易检测的指标，用以监测孕期健康。

图3 妊娠期综合征的菌群标志物

该项研究为我们更全面地理解妊娠期女性微生物组的动态变化提供了新的线索。妊娠期微生物的复杂生态系统对孕妇和胎儿的健康产生着深远的影响，而这一领域的深入研究有望为未来的临床实践和医疗技术提供新的思路。

中国科学院北京生命科学研究院的博士后肖力文和中国科学院大学杭州高等研究院硕士研究生周田为该文的共同第一作者，中国科学院北京生命科学研究院的赵方庆研究员和海军军医大学第二附属医院（上海长征医院）生殖医学中心孙宁霞主任为该文的共同通讯作者。

【参考文献】

1 Koren, O., Konnikova, L., Brodin, P., Mysorekar, I. U. & Collado, M. C. The maternal gut microbiome in pregnancy: implications for the developing immune system. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 21, 35-45, doi:10.1038/s41575-023-00864-2 (2023).

2 Zhou, T., Xiao, L., Zuo, Z. & Zhao, F. MAMI: a comprehensive database of mother–infant microbiome and probiotic resources. Nucleic acids research 5, D738-D746, doi:10.1093/nar/gkad813 (2023).

3 El Tekle, G. & Garrett, W. S. Bacteria in cancer initiation, promotion and progression. Nat Rev Cancer 23, 600–618, doi:10.1038/s41568-023-00594-2 (2023).

4 Sorbara, M. T. & Pamer, E. G. Microbiome-based therapeutics. Nat Rev Microbiol 20, 365-380, doi:10.1038/s41579-021-00667-9 (2022).

5 Xiao, L. & Zhao, F. Microbial transmission, colonisation and succession: from pregnancy to infancy. Gut 72, 772-786, doi:10.1136/gutjnl-2022-328970 (2023).

6 France, M., Alizadeh, M., Brown, S., Ma, B. & Ravel, J. Towards a deeper understanding of the vaginal microbiota. Nat Microbiol 7, 367-378, doi:10.1038/s41564-022-01083-2 (2022).

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‍https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.02.001‍