在嬰兒出生的最初幾天，嬰兒腸道微生物群的一部分可以追溯到多種母體來源，包括陰道、皮膚、口腔和腸道微生物群。然而，在這些來源中，在母親腸道中發現的細菌定植是長期堅持的主要驅動力。事實上，通過垂直傳播的細菌（如雙歧桿菌、瘤胃球菌、糞球菌）在嬰兒腸道中進行接種會導致轉錄活性定植。嬰兒腸道所經歷的這種一生一次的生態轉變對於塑造嬰兒的生長、抵抗感染力量、校準炎症和調節免疫功能產生持久和重要的影響。但是對於嬰兒腸道早期病毒定植以及垂直傳播是否起作用，人們知之甚少。

最近，一項發表在Microbiome雜誌上來自美國亞利桑那州立大學生命科學學院和華盛頓大學醫學院兒科合作研究成果：「Discordant transmission of bacteria andviruses from mothers to babies at
birth（細菌和病毒從母親到嬰兒的不一致傳播），其結果表明雖然母親和嬰兒確實分享了一些腸道微生物群落，但細菌的分享程度比病毒的分享程度更大。此外，在不同的家族之間，甚至在家族內部，共享的比例和特定的分類單元也不同。最後，細菌-噬菌體的相互作用因傳遞門路的不同而不同。而且，主要微生物群落在嬰兒出生時的代際遺傳率存在差異，這可能是由於這些微生物的起源可能不同。

文章鏈接DOI： 10.1186 / s40168-019-0766-7

實驗設計和研究方法

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該研究研究選擇了28對雙胞胎嬰兒出生4天內的糞便樣本，以及其母親產後4天內對應的糞便樣本，對腸道菌群進行16S V4區擴增測序，同時過濾出病毒後進行擴增建庫測序檢測病毒組構成。使用MaAslin對隊列基本資訊和菌群以及病毒組進行相幹性統計分析。使用RanodmForest對隊列分類資訊進行分類預測。

病毒組測序數據經過contig組裝後，進一步分析了家庭內部成員之間的病毒轉移，主要是母親和嬰兒共享的病毒。此外也分析了跨界的細菌和病毒的互作，使用Pearson相幹分析細菌ASV與病毒contig之間的相幹。統計方法使用Mann-Whitney U test進行兩獨立組間統計差異查驗， Kruskal-Wallis
test和Dunn多重比較用於三組或多組間比較。所有p值均為雙尾查驗。

結 果

嬰兒細菌和病毒群落比不相幹的嬰兒更像其相幹雙胞胎。我們發現，嬰兒細菌微生物組的63％可以追溯到母親的腸道菌群。相比之下，他們的病毒社區中只有15％是從母親那裡獲得的。分娩門路並未確定母親與嬰兒之間共有多少細菌性微生物組或病毒體。然而，細菌-噬菌體的相互作用被傳遞門路所改變。

1 嬰兒雙胞胎及其母親的腸道細菌微生物組

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圖1母親和嬰兒的細菌菌群分析

a一個研究設計的概述。

b嬰兒和母親中細菌擴增子序列變異體（ASV）的豐富性。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

c母親和嬰兒中細菌ASV的α多樣性。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

d母親和嬰兒在門水平細菌的相對豐度；I1（嬰兒雙胞胎1）和I2（嬰兒雙胞胎2）。

e加權UniFrac距離的PCoA圖。

f嬰兒和母親之間的加權UniFrac成對比較。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

g相幹母嬰之間（n = 27對）和不相幹母嬰之間（n = 765對）的加權UniFrac兩兩比較。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

h雙胞胎之間（n = 11對雙胞胎）和無關嬰兒（n = 517對）之間的加權UniFrac成對比較。通過Mann-Whitney查驗評估的統計學顯著性

表明：雙胞胎之間的距離與接合性沒有差異（附加文件 1：圖S1F），表明年齡和環境暴露是細菌群落的更重要決定因素。

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圖2 細菌ASV傳播分析。

a母親和嬰兒之間共享的ASV數量以及與母親共享的嬰兒細菌微生物組的相對豐度。

b通過分娩門路與嬰兒共享的母體細菌微生物組的平均相對豐度。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

c通過分娩門路與母親共享的嬰兒細菌微生物組的平均相對豐度。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

d兩對雙胞胎中都存在ASV的相對豐度（> 0.05）。分類顯示在屬級別。

e 10個最常發送的ASV的頻率圖

這些數據共同表明，母親與嬰兒分享的細菌群落比例相對較小，這些共有的分類單元對嬰兒的細菌微生物組做出了重大貢獻，並且共享（母親）或接受（嬰兒）的數量沒有變化運送路線。

2 嬰兒雙胞胎及其母親的腸道病毒

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圖3. 母親和嬰兒的病毒學分析。

a 一對嬰兒和母親的病毒種類豐富性。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。b使用香農指數的母親和嬰兒病毒物種的阿爾法多樣性。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

c每個家庭中母親和相幹嬰兒在家庭一級的噬菌體相對豐度。I1（嬰兒雙胞胎1）和I2（嬰兒雙胞胎2）。

d真核生物家庭和嬰兒和母親未分類類別的熱圖。使用Bray-Curtis距離的

e PCoA圖。顏色代表嬰兒或母親的樣本類別。

f相幹雙胞胎之間和無關雙胞胎之間的病毒物種的Bray-Curtis距離。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

g相幹母嬰之間和無關母嬰之間病毒種類的Bray-Curtis距離。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

h嬰兒和母親體內病毒種類的Bray-Curtis距離。通過Mann-Whitney查驗評估的統計學顯著性

這些數據表明，年齡相幹的病毒學差異很大（即標本來自成人還是嬰兒），這可能會使相幹母嬰對之間家族關係的評估混淆。

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圖4病毒重疊群傳播分析。

a母嬰共享的重疊群的數量，以及母嬰共享的嬰兒病毒的比例。

b與嬰兒共享或僅由母親共享的母親病毒的平均重疊群比例。

c通過分娩門路與母親共享的嬰兒病毒的平均重疊群比例。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

d按分娩門路與嬰兒共享的母體病毒的平均重疊群比例。通過Mann-Whitney查驗評估統計顯著性。

e嬰兒共享病毒重疊群數量與母體重疊群總數的關係圖。線性回歸線擬合數據

表明：與細菌微生物組不同，嬰兒與母親僅分享腸道病毒的有限比例（約15％）。這些結果也通過對VirSorter鑒定的噬菌體重疊群的分析進行了驗證。

三 分娩門路影響細菌與噬菌體之間的跨異界相互作用

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圖5細菌和噬菌體之間的跨動相互作用。嬰兒和母親之間共享的細菌性ASV和病毒重疊群的相幹性。熱圖顯示了通過分層聚類對陰道分娩（左）的嬰兒中的細菌ASV和噬菌體重疊群之間的Pearson相幹性。剖腹產嬰兒的相幹性（右）按照與陰道分娩嬰兒相幹性相同的順序進行聚類。用粉紅色和綠色勾勒出陰道分娩的孕婦與剖腹產之間的跨性別互動差異的範例。

表明遞送門路可能影響細菌微生物組和病毒體之間的相互作用。

結 論

母體腸道微生物組會顯著影響嬰兒腸道微生物組的獲取。與病毒垂直傳播相比，細菌微生物組的垂直傳播要高得多。但是，母嬰腸道細菌微生物組和病毒體之間的相似程度並沒有因分娩門路而異。雙胞胎對之間細菌微生物組和病毒體的相似性比無關雙胞胎更大，這可能反映了共同的環境暴露。而且主要微生物群落代際遺傳率（代際遺傳，指兩代人之間的遺傳關係，）在嬰兒出生時存在差異，也表明這些群落的起源可能不同。

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>Microbiome雜誌：細菌和病毒從母親到嬰兒的不一致傳播