高通量测序技术解析中国妈妈初乳和常乳的菌群结构

实验目的：分析地理位置和分娩方式是否影响初乳和常乳的微生物组成。
 
    实验方法：采集来自广西、江苏、河北和黑龙江的60位健康且妊娠期未服用任何抗生素志愿者的60份母乳样品。采用Illumina-miseq高通量测序和ABI Stepone-Plus qPCR技术分别对样品的微生物菌群结构以及含量进行分析。
 
    实验结果：

    1.在门水平上，初乳和常乳样品各检测到35和33个细菌门，以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为主，分别占细菌总数的99.56%和99.53%。在属水平上，初乳和常乳样品各检测到608和606个细菌属，其中相对含量大于1%且隶属于变形菌门的细菌属分别为：不动杆菌属、假单胞菌属、肠杆菌属、沙雷氏菌属、水栖菌属、鞘氨醇单胞菌属、克雷伯氏菌属、罗尔斯通菌属和寡养单胞菌属；隶属于厚壁菌门的细菌属分别为：链球菌属和葡萄球菌属；隶属于拟杆菌门的细菌属为金黄杆菌属。

    2.基于主坐标分析发现不同地理位置和分娩方式的初乳和常乳的微生物菌群无明显聚类，但是MANOVA分析结果显示不同地理位置和分娩方式的初乳和常乳的菌群结构存在显著差异(P<0.05)（如图1所示）。

图1

3.基于Kruskal-Wallis检验发现不同地理位置和分娩方式的初乳间分别有21和3个细菌属显著差异（如图2a，b所示），其中不同地理位置初乳间存在显著差异的菌属为不动杆菌属、葡萄球菌属、鞘氨醇单胞菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属和Pelomonas(P<0.01)，这些细菌在初乳中发挥着多种功能。不同分娩方式初乳间存在显著差异的菌属为Anaerococcus、甲基杆菌属和黄杆菌属，且菌属的相对含量均在自然分娩的初乳中较高。此外，不同地理位置和分娩方式的常乳间有4和6个细菌属显著差异（如图3a，b所示），其中自然分娩常乳中沙雷氏菌属和戈登氏菌属的相对含量较高，而剖腹产分娩常乳中Actinomyces、甲基杆菌属、黄杆菌属和Anaerococcus相对含量较高。这些细菌可能在婴幼儿免疫系统的调节和构建中发挥作用。
 

图2

图3
 

4.采用qPCR技术对初乳和常乳中常见的6个菌属进行定量研究，发现相比于常乳，初乳中肠杆菌和双歧杆菌的含量较少(P<0.001)，葡萄球菌属较多(P<0.01)，而假单胞菌属、链球菌属和乳杆菌属的含量无显著差异（如图4所示）。

图4

 

    实验结论：

    初乳和常乳间肠杆菌、双歧杆菌和葡萄球菌属的含量存在显著差异，而且地理位置和分娩方式可能影响初乳和常乳的微生物组成。
 
文章信息：
Xiaoxia Xi, Weiqiang Huang, Qiangchuan Hou, Lai-Yu Kwok, Zhihong Sun. Tiansong Sun. Assessment of microbial community structure in human colostrum and mature milk based on geographical location and delivery mode[J]. Science Bulletin, 2017, 62(11): 745-747.   https://doi.org/10.1016/j.scib.2017.03.016