呂思婷 劉赫 潘禮龍 孫嘉， 呂祝武

1南京醫(yī)科大學附屬無錫人民醫(yī)院產(chǎn)科（江蘇無錫 214000）；2江南大學食品學院食品科學與技術國家重點實驗室（江蘇無錫 214000）；3江南大學無錫醫(yī)學院（江蘇無錫 214000）

妊娠期母體激素、免疫、代謝等發(fā)生變化，從妊娠早期至晚期，孕婦體重增加，血糖、瘦素、胰島素、膽固醇等水平增高，并表現(xiàn)出更嚴重的胰島素抵抗等［1］。上述生理變化可以看做人體自身對于孕期這一特殊狀態(tài)的適應性重構［1-2］。人類腸道中優(yōu)勢菌群主要為以下六類：厚壁菌門（Firmicutes），擬桿菌門（Bacteroidetes），放線菌門（Actinobacteria），變形菌門（Proteobacteria），疣微菌門（Verrucomicrobia），梭桿菌門（Fusobacteria）［3］。腸道菌群可產(chǎn)生各種營養(yǎng)物質(zhì)，包括短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA）、維生素B和維生素K等，參與機體代謝、能量平衡以及免疫調(diào)節(jié)。孫嘉等［4］研究發(fā)現(xiàn)，胰島β細胞分泌抗菌肽（cathelicidin related antimicrobial peptide，CRAMP）受腸道產(chǎn)SCFA細菌的調(diào)控，揭示腸道菌群改變可以直接影響胰腺免疫環(huán)境及自身免疫性糖尿病的發(fā)展。既往研究也顯示腸道菌群失調(diào)在肥胖、代謝綜合征、糖尿病、炎癥性腸病以及腫瘤的發(fā)生發(fā)展中存在一定的作用［5-7］。LE等［8］研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群豐度低的個體具有一系列代謝相關特征，如較為顯著的全身性肥胖、胰島素抵抗、血脂異常及炎癥表型等，表明腸道菌群對宿主代謝狀態(tài)發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，同時這些類似于妊娠期血糖、血脂、炎癥狀態(tài)的改變也提示妊娠期代謝變化和腸道菌群之間存在某種程度的相互作用。

1 妊娠期腸道菌群與機體代謝指標

1.1 妊娠期腸道菌群與脂代謝指標多項研究發(fā)現(xiàn)孕婦體內(nèi)脂代謝與腸道菌群存在相關關系。正常體重狀態(tài)下，孕婦腸道總菌群數(shù)增加，其血清膽固醇水平升高；體重增長正常的孕婦腸道總菌及葡萄球菌豐度與血清膽固醇水平呈正相關，擬桿菌門豐度與高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）呈正相關；體重增長過度孕婦雙歧桿菌豐度與HDL水平呈正相關［9］，放線菌門紅蝽桿菌科柯林斯氏（Collinsella）菌與甘油三酯（triglyceride，TG）、極低密度脂蛋白（very low-density lipoprotein，VLDL）水平呈正相關，與HDL呈負相關［10］；孕早期超重孕婦腸道中，毛螺旋菌屬細菌豐度與血液中VLDL顆粒直徑呈負相關，Blautia菌屬與LDL、HDL、VLDL顆粒直徑具有顯著相關性［11］。揭示了妊娠期某些腸道菌群豐度的升高（或降低）可加重妊娠期高血脂癥，同時孕婦體重變化也是腸道菌群改變的重要影響因素。

1.2 妊娠期腸道菌群與糖代謝指標GOMEZ等［10］發(fā)現(xiàn)血清胰島素和胰島素抵抗指數(shù)（homeostasis model assessmentinsulin resistance，HOMA-IR）水平升高，腸道菌群中放線菌門相對豐度呈上升趨勢，與無壁菌門（tenericutes）豐度呈負相關，進一步研究表明放線菌門紅蝽桿菌科柯林斯氏菌與血清胰島素、C-肽水平以及HOMA-IR均呈正相關。此外，血清胰島素和C-肽水平還與瘤胃球菌豐度呈正相關，而空腹腸促胰素（gastric inhibitory polypeptide，GIP）濃度與瘤胃球菌呈負相關，與毛螺旋菌科糞球菌屬呈正相關，兩菌同屬厚壁菌門［10］。因此腸道菌群對妊娠期的高血糖水平、胰島素抵抗甚至妊娠期糖尿病的發(fā)生發(fā)展均存在影響。

2 正常妊娠狀態(tài)腸道菌群的變化

妊娠期代謝機能發(fā)生變化，腸道菌群的構成和豐度也隨之改變。GOHIR等［12］發(fā)現(xiàn)正常飲食條件下，C57BL/6小鼠孕期某些優(yōu)勢菌豐度顯著增高，擬桿菌門相對豐度在整個孕期高于未孕鼠，雙歧桿菌科（Bifidobacteriaceae）豐度在孕早期達頂峰，后逐漸下降至豐度與未孕鼠相似，艾克曼菌（Akkermansia）孕早期較為豐富，孕中晚期豐度下降。KOREN等研究表明女性妊娠早期腸道菌群的組成與未孕女性相似，孕晚期個體間腸道菌群的差異增大，但從孕早期至孕晚期，變形菌門和放線菌門組成總體上升，細菌豐度下降，F(xiàn)aecalibacterium菌屬在孕晚期的豐度顯著低于孕早期，而作為產(chǎn)丁酸鹽的細菌，其對于炎癥反應具有重要的抑制作用。將孕晚期和孕早期腸道菌群分別移植入無菌小鼠腸道后發(fā)現(xiàn)，移植孕晚期腸道菌群的小鼠血清干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）、白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）、白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）以及腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）等促炎因子水平上升，其脂肪累積、血清胰島素及血糖水平較對照組顯著升高［1］，孕晚期腸道菌群可誘導小鼠能量攝入增多，發(fā)生胰島素抵抗和低水平炎癥反應，此類變化在代謝綜合征以及妊娠狀態(tài)下同樣存在。

然而，有研究表明妊娠期腸道菌群的構成保持相對穩(wěn)定。國外研究發(fā)現(xiàn)，孕早期和晚期腸道菌群構成未改變，結(jié)果出現(xiàn)差異可能由于研究對象之間存在菌群差異性［13］。JOST等［14］研究表明孕晚期至產(chǎn)后，厚壁菌門、放線菌門、擬桿菌門和變形桿菌門的豐富度均無顯著變化，但該研究樣本數(shù)量偏少，不足以支持此結(jié)論。DIGIULIO等［15］對于妊娠期人類菌群時間和空間變化進行研究后發(fā)現(xiàn)，孕早期至孕晚期人體四個部位（陰道、末端直腸、唾液、口腔）菌群的種類組成方面均保持穩(wěn)定。

基于目前研究結(jié)果尚無法定論妊娠期腸道菌群的具體變化。研究結(jié)果可能受樣本的數(shù)量、樣本采集時間及方式、實驗方法和數(shù)據(jù)處理等影響。因此仍需要未來基于大樣本、全方位的研究進一步闡明妊娠期腸道菌群的變化，并以此揭示腸道菌群在不良妊娠狀態(tài)發(fā)生發(fā)展中的作用。

3 異常妊娠狀態(tài)腸道菌群的變化

3.1 妊娠合并超重或肥胖孕婦腸道菌群的變化COLLADO等［16-17］發(fā)現(xiàn)孕前母體體重和身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）與擬桿菌屬、葡萄球菌屬、梭菌屬豐度呈正相關，與雙歧桿菌豐度呈負相關。孕期體重過度增加者（孕期增重11.5～16.0 kg）擬桿菌屬豐度上升，而低體重增加者雙歧桿菌豐度顯著升高。而后有研究表明超重孕婦（BMI＞25 kg/m2）葡萄球菌屬、腸桿菌科、大腸桿菌豐度升高，雙歧桿菌屬、擬桿菌屬、艾克曼菌菌豐度降低。孕期體重正常增加者雙歧桿菌和艾克曼菌豐度明顯升高，體重過度增加者大腸桿菌豐度顯著升高［9］。GOMEZ等［10］進一步研究超重（BMI：25 ～ 30 kg/m2）孕婦與肥胖（BMI＞30 kg/m2）孕婦之間腸道菌群的差異性發(fā)現(xiàn)，超重孕婦較肥胖孕婦的腸道菌群具有更高的豐富度和均勻度，但兩者菌群門類構成并無顯著差異，厚壁菌門/擬桿菌門豐度比約為3∶1，肥胖者厚壁菌門、放線菌門豐度較超重者升高，而超重者無壁菌門相對豐度升高。王穎楠等［18］同樣發(fā)現(xiàn)肥胖孕婦腸道菌群中厚壁菌門比例上升，擬桿菌門比例下降，這與GOMEZ的結(jié)論一致。

腸道菌群與肥胖的關系可能與以下3個機制相關：（1）腸道菌群可將腸道中難以消化的多糖水解為易吸收的單糖，同時激活脂蛋白脂肪酶，使得葡萄糖快速吸收，脂肪酸以甘油三酯的形式過度貯存，從而促進體重增加；（2）特殊的腸道細菌可調(diào)節(jié)空腹誘導的脂肪細胞因子；（3）一磷酸腺苷（AMP）介導的蛋白激酶活化，抑制合成代謝并激活分解代謝［16］。腸道菌群通過多種途徑參與糖脂代謝，介導能量貯存，導致孕婦體重增加，因此維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)，可能更加有益于妊娠期正常體重的控制。

3.2 妊娠期糖尿?。╣estational diabetes mellitus，GDM）孕婦腸道菌群及生化指標的變化國內(nèi)研究者已對GDM孕婦腸道菌群的變化進行較多探索。陳穎等［19］對50例GDM孕婦病例對照研究發(fā)現(xiàn)，GDM組空腹血清葡萄糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）、TG、總膽固醇（total cholesterol，TC）、HDL、低密度脂蛋白（low-density lipoprotein，LDL）等生化指標和C反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、TNF-α、IL-6等炎癥因子水平均高于對照組，其腸道菌群中雙歧桿菌和乳酸桿菌豐度較對照組有所下降。Spearman相關分析發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌和乳酸桿菌總菌拷貝數(shù)的對數(shù)值與FBG、TNF-α、IL-6存在負相關。陳清華等［20］的研究結(jié)果具有一致性，他們發(fā)現(xiàn)GDM孕婦血清IL-6較對照組升高，IL-2降低，同時糞便中雙歧桿菌、乳酸桿菌及擬桿菌的豐度下降，而球菌豐度上升。

張崇媛等［21］對116例妊娠期糖尿病女性（GDM組）及101例妊娠期糖耐量正常女性（GNGT組）的對照研究表明，與 GNGT組相比，GDM組血清FPG、糖化血紅蛋白（HbA1c）、TC、TG及HDL-C，高敏C反應蛋白（high-sensitivity C-reactive protein，s-CRP）、TNF-α和IL-6水平均升高，腸道菌群中腸桿菌、擬桿菌、腸球菌豐度較GNGT組上升，雙歧桿菌和乳桿菌豐度降低。Spearman相關分析顯示腸桿菌豐度與TNF-α、IL-6及hs-CRP呈正相關；腸球菌與TNF-α和IL-6呈正相關；雙歧桿菌、乳桿菌及擬桿菌與TNF-α和IL-6呈負相關。進一步驗證此前研究結(jié)論的可信性。CRUSELL等［22］的最新研究發(fā)現(xiàn)孕晚期妊娠期糖尿病孕婦放線菌門、柯林斯菌屬、羅斯氏菌屬等菌群豐度升高，艾克曼菌與胰島素敏感性的降低相關，而Christensenella菌可導致空腹血糖升高。

然而，國外一項對妊娠期糖尿病孕婦產(chǎn)后5年母子腸道菌群的橫斷面研究表示，GDM組和對照組母親腸道菌群并無差異，而GDM組子代的厭氧棍狀菌屬（Anaerotruncus）細菌豐度增加，作者認為高危婦女并無可辨別的GDM易感微生物基礎，而相應子代的微生物差異可能有更高的生物學價值［23］。

綜合以上研究結(jié)論可以得出，妊娠期糖尿病患者腸道菌群的異常：益生菌如雙歧桿菌、乳酸桿菌、擬桿菌豐度的下降，致病菌如放線菌、腸桿菌、腸球菌的增多，可導致宿主細胞炎癥因子表達紊亂，血糖、血脂代謝異常，進而加重妊娠期宿主已存在的生理性胰島素抵抗、高血脂等狀態(tài)，從而導致不良妊娠結(jié)局的發(fā)生和發(fā)展。此外，妊娠期糖尿病患者腸道菌群變化可能對子代腸道菌群組成具有一定的影響。而調(diào)控妊娠期宿主益生菌及致病菌的豐度可能成為妊娠期糖尿病的治療新思路。

3.3 其他不良妊娠狀態(tài)與腸道菌群變化

3.3.1 腸道菌群與胎兒先天性心臟病對17例懷有先天性心臟病胎兒的孕婦腸道菌群進行高通量測序分析發(fā)現(xiàn)，懷有先心胎兒的孕婦腸道菌群構成與對照組孕婦并無差別，主要由厚壁菌門、變形菌門、放線菌門組成，但整體菌群豐度有所下降，雙歧桿菌科、紅蝽桿菌科豐度顯著降低［24］，提示先天性心臟病胎兒的發(fā)生可能與孕婦惡劣的腸道微環(huán)境有關，但此研究樣本量較小，結(jié)論的準確性需要更多研究加以支持。

3.3.2 腸道菌群與妊娠期高血壓GOMEZ等［25］研究表明，肥胖或超重孕婦腸道菌群中產(chǎn)丁酸鹽細菌Odoribactereae菌和梭菌科（Clostridiaceae）豐度、丁酸鹽的產(chǎn)量，與孕婦血壓以及血液中炎性標志物——纖溶酶原激活物抑制劑-1（PAI-1）水平呈顯著負相關。而肥胖孕婦血液中丁酸鹽含量下降、PAI-1濃度上升與血壓升高具有顯著相關性。此結(jié)果提示肥胖孕婦患妊娠期高血壓和子癇前期風險更高，增加肥胖孕婦腸道中產(chǎn)丁酸菌群和丁酸鹽的含量可能有利于正常血壓的維持。同時此研究表明妊娠期腸道菌群及其代謝產(chǎn)物參與構成妊娠期低水平炎癥狀態(tài)，間接影響孕婦血壓的變化。

3.3.3 腸道菌群與早產(chǎn)SHIOZAKI等［26］使用限制性片段長度多態(tài)性方法分析10例早產(chǎn)結(jié)局孕婦妊娠期的糞便標本后發(fā)現(xiàn)，早產(chǎn)孕婦腸道菌群中梭菌屬和擬桿菌屬的豐度較足月產(chǎn)孕婦降低，乳酸桿菌豐度較足月產(chǎn)孕婦升高。DAHL等［27］使用新一代測序技術，對121例經(jīng)陰道分娩的自發(fā)性早產(chǎn)孕婦產(chǎn)后4 d糞便進行分析，結(jié)果顯示早產(chǎn)孕婦腸道菌群中雙歧桿菌屬、鏈球菌屬及梭菌目相對豐度較足月產(chǎn)孕婦降低，但擬桿菌屬的豐度無差異性。兩方的研究結(jié)果存在差異可能與所采用的實驗方法及樣本數(shù)目有關，但對深入研究自發(fā)性早產(chǎn)與妊娠期腸道菌群的關系有所啟示。

4 妊娠期腸道菌群變化的影響因素

人類腸道菌群的組成和菌落豐度受多種因素影響：年齡、種族、抗生素、基因、飲食、腸道部位及體質(zhì)指數(shù)等［28］。妊娠期腸道菌群組成多樣性的改變與母體健康狀況（孕前高BMI，GDM）無關［1］?；仡櫺匝芯堪l(fā)現(xiàn)，不論孕婦28孕周是否診斷為GDM，其16孕周時腸道菌群的組成無顯著差異［10］。

4.1 抗生素對妊娠期腸道菌群的影響對懷孕小鼠孕期喂食B類抗生素誘導腸道菌群變化的宏基因組分析顯示，抗生素使用可降低菌群多樣性，頭孢克洛組小鼠腸道菌群操作分類單元（operational taxonomic units，OTUs）數(shù)量最低；同時菌群的豐度有所改變，使用抗生素后，小鼠腸道變形菌門豐度升高，厚壁菌門豐度下降，促進孕期體重增加［3］，此變化對正常妊娠狀態(tài)的維持可能產(chǎn)生不利影響。

4.2 飲食對妊娠期腸道菌群的影響腸道是人類消化吸收食物的器官，飲食對腸道菌群的影響是研究的熱點。研究發(fā)現(xiàn)孕婦腸道菌群多樣性及豐富度與纖維素的攝入呈正相關，與總脂肪及飽和脂肪酸攝入呈負相關［11］，單不飽和脂肪及膽固醇攝入與變形菌門相對豐度呈正相關［29］，纖維素攝入與柯林斯氏菌呈負相關，低纖維素攝入與某種乳酸發(fā)酵菌存在相關性，而高纖維攝入提高產(chǎn)短鏈脂肪酸細菌的相對豐度［30］。此外，維生素的攝入對妊娠期腸道菌群也存在影響，脂溶性維生素尤其是維生素D的大量攝入與個體菌群多樣性（α多樣性）減少相關，變形桿菌豐度與維生素D及維生素A攝入呈正相關，與維生素E呈負相關［29］。

小鼠模型實驗顯示，高脂飲食造成小鼠孕期厚壁菌門與擬桿菌門比值升高，但孕鼠個體間腸道菌群組成差異（β多樣性）并未升高［31］。GOHIR等對C57BL/6小鼠孕前飲食干預后發(fā)現(xiàn)，高脂飲食可改變小鼠腸道中調(diào)節(jié)代謝通路相關基因的菌群豐度。與對照組相比，高脂飲食組小鼠（以下簡稱HF鼠）腸道菌群富含參與脂肪酸和含硫氨基酸代謝、糖酵解、糖異生等相關基因，且此變化在孕期得以保持；參與不飽和脂肪酸合成的基因豐度在HF鼠孕早期是非孕期的兩倍，但孕中期有所下降。此外，HF鼠參與半胱氨酸和甲硫氨酸代謝、酮體合成與分解的基因序列含量增多，并隨著孕期的進展維持其上升趨勢。在維生素和膽汁代謝方面，兩組小鼠妊娠期腸道菌群的相關基因有所區(qū)別，對照組小鼠維生素B6相關基因豐富，HF鼠富含輔因子和維生素A代謝的相關基因，初級和次級膽汁酸合成基因豐度則顯著下降［12］。

以上研究結(jié)果表明孕期飲食可改變孕期多種代謝通路相關的腸道菌群豐度，影響母體能量代謝和脂肪酸、酮體、維生素、膽汁酸等物質(zhì)合成，加重妊娠期高脂血癥、妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積等不良妊娠狀態(tài)的發(fā)展。

5 益生菌干預對妊娠的影響

我們研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)丁酸鹽益生菌可抑制高脂飲食誘導的肥胖、胰島素抵抗等［32］。使用丁酸梭菌（Clostridium butyricum）飼喂高脂飲食致糖尿病小鼠后發(fā)現(xiàn)，丁酸梭菌可降低血脂和炎癥指標并對小鼠高血糖狀態(tài)起到改善作用［33］。提示益生菌干預對改善非妊娠狀態(tài)的糖、脂代謝紊亂及炎癥反應均存在正面作用，而研究者們對妊娠狀態(tài)下益生菌干預的影響也進行了相關探索。

5.1 益生菌干預對妊娠期糖代謝的影響LAITINEN等［34-35］對256例健康孕早期女性隨機雙盲對照研究發(fā)現(xiàn)，飲食指導同時服用益生菌（含鼠李乳酸菌GG和乳酸雙歧桿菌Bb12）組孕婦患GDM風險下降，孕期和產(chǎn)后12個月血糖濃度最低，且孕晚期具有較好的葡萄糖耐受性；該研究過程中無不良母嬰事件的發(fā)生，且孕期持續(xù)時間正常，可證實妊娠期益生菌干預的安全性。WICKENS等［36］發(fā)現(xiàn)妊娠早期攝入益生菌（鼠李糖桿菌HN001）可降低孕婦特別是高齡（≥35歲）或者曾患GDM孕婦發(fā)生GDM的風險。此外，BADEHNOOSH等［37］發(fā)現(xiàn)GDM孕婦攝入益生菌，可降低其空腹血糖、血清hs-CRP、血漿丙二醛濃度，提高抗氧化應激水平，但對妊娠結(jié)局無顯著影響。然而，LINDSAY等［38］發(fā)現(xiàn)益生菌飲食對肥胖孕婦的空腹血糖、代謝水平和妊娠結(jié)局均無影響。TAYLOR等［39］對益生菌影響GDM孕婦代謝的研究進行系統(tǒng)回顧和薈萃分析顯示，益生菌對GDM孕婦空腹血糖的下降并無影響，但可減輕其胰島素抵抗。益生菌對妊娠期糖代謝的作用尚未達成統(tǒng)一結(jié)論，仍需進一步研究，為益生菌的廣泛應用提供更多理論依據(jù)。

5.2 益生菌干預對妊娠期其他方面的影響孕晚期攝入益生菌酸奶可提高孕婦紅細胞谷胱甘肽還原酶水平，減輕孕晚期的氧化應激，但對其他氧化應激指標如血清谷胱甘肽、紅細胞谷胱甘肽過氧化酶等并無明顯意義［40］。妊娠期大量攝入含益生菌食物可顯著降低嚴重先兆子癇的風險，但對于嚴重先兆子癇引起的早產(chǎn)并無保護作用［41］。同時，大量酸奶攝入可降低非超重孕婦的早產(chǎn)風險，但對于超重和肥胖孕婦的早產(chǎn)結(jié)局并無影響［42］。

益生菌干預可影響孕婦妊娠期糖代謝、氧化應激及血壓等，盡管目前的研究結(jié)論仍存在限制性和差異性，但未來更全面、深入的研究將為妊娠合并并發(fā)癥的治療開辟一條新道路。

6 小結(jié)

妊娠期腸道菌群變化與妊娠期病理生理狀態(tài)具有相互作用。目前的研究表明，妊娠期腸道菌群改變可影響機體各類物質(zhì)合成與代謝，改變孕婦體重、血壓、血糖、血脂等生理指標，進而導致某些妊娠并發(fā)癥的發(fā)生。因此，對妊娠女性腸道菌群進行針對性干預（例如提高腸道益生菌的豐度）可能有利于改善不良妊娠結(jié)局，但仍缺乏大樣本的理論研究及有效的臨床實踐。此外，妊娠期腸道菌群的變化是一個復雜的多因多果現(xiàn)象，研究妊娠期腸道菌群的變化需要考慮飲食環(huán)境、時間、研究對象的生理狀態(tài)、樣本數(shù)量、樣本的處理等方面，平衡各方差異性，去除混雜干擾因素，以期獲得理想的研究結(jié)論。