妊娠期PM2.5暴露与新生儿胎粪菌群的关联

• 作者: 张李一 周钰涵 张蕴晖
• 来源期刊: 环境与职业医学
• 关键词: 肠道菌群 空气污染 细颗粒物 新生儿 妊娠结局
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 专栏:儿童环境健康|Special column: Children’s environmental health
• 页码范围: 936-943
• 页数: 8页
• 分类号: R122
• 语种: 中文
• DOI: 10.13213/j.cnki.jeom.2021.21114

摘要

[背景]已有动物实验表明细颗粒物(PM2.5)暴露会改变新生小鼠肠道菌群的构成,但尚无报道妊娠期PM2.5暴露对新生儿胎粪菌群影响的人群流行病学证据.[目的]探索妊娠期PM2.5暴露与新生儿胎粪菌群之间的关联,并分析其可能涉及的功能通路.[方法]本研究基于上海亲子队列,从中随机选取600名具有完整随访信息的孕妇,通过卫星数据和监测站数据模拟妊娠期PM2.5的个体暴露水平,根据PM2.5质量浓度(后称浓度)中位值将孕妇分为PM2.5高暴露组和低暴露组.在胎儿娩出后留取胎粪,通过Illumina Miseq测序平台进行16S rDNA测序并对测序成功的522个样本序列进行分析.使用多重线性回归,构建PM2.5单污染物模型以及联合其他空气污染物的双污染物模型评估PM2.5对胎粪菌群α多样性(反映菌群组成,评价指标:Chao1指数、observed species指数、Shannon指数和Simpson指数)的影响,基于非加权UniFrac距离的主坐标分析和置换多元方差分析比较两组β多样性(反映菌群的相似程度),使用线性判别分析效应大小(LEfSe)分析两组间差异菌群,并通过京都基因和基因组百科全书(KEGG)数据库(分为L1、L2和L3三个层次)预测涉及的功能通路.[结果]低暴露组PM2.5浓度中位数(P25～P75)为38.3μg·m-3(36.4～40.3μg·m-3),高暴露组浓度为45.4μg·m-3(44.5～46.4μg·m-3).妊娠期PM2.5暴露与新生儿胎粪菌群α多样性具有负向关联.在单污染物模型中,PM2.5浓度每升高1μg·m-3,胎粪菌群的Chao1指数、observed species指数、Shannon指数和Simpson指数分别降低5.28(95％CI:-7.73～-2.83)、4.00(95％CI:-5.75～-2.23)、3.06(95％CI:-4.66～-1.45)和4.54(95％CI:-6.65～-2.43).两组间胎粪菌群β多样性也呈现显著差异(P=0.02).变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门均为两组的优势菌.LEfSe结果显示,与低暴露组相比,PM2.5高暴露组13个类群相对丰度升高,而21个类群相对丰度降低.功能分析结果显示,这些差异菌属功能涉及糖脂代谢、能量代谢、氨基酸代谢、跨膜转运等.在KEGG L3水平上,PM2.5高暴露组转运子、核糖体、ABC转运蛋白、糖酵解/糖异生、甘油酯代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、丙酮酸代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢及D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢等通路上调;而低暴露组分泌系统、细菌运动蛋白、双组分系统、能量代谢、脂多糖的生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成、谷胱甘肽代谢、WNT信号通路和核黄素代谢等通路上调.[结论]孕期PM2.5暴露与新生儿胎粪菌群的多样性差异及菌群组成相关.妊娠期暴露于高浓度的PM2.5与胎粪菌群的α多样性降低相关,高、低暴露组间菌群的β多样性和优势菌群的组成亦呈现出差异.