妊娠期PM2.5暴露与新生儿胎粪菌群的关联

来源：环境与职业医学杂志 2021年第9期北京时间：

作者：张李一, 周钰涵, 张蕴晖,

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38.3 μg·m-3（36.4~40.3 μg·m-3），高暴露组浓度为45.4 μg·m-3（44.5~46.4 μg·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。

关键词：肠道菌群, 空气污染, 细颗粒物, 新生儿, 妊娠结局,