《Gut Microbes》：Maternal prenatal co-exposure to air pollution and psychological distress shapes the neonatal gut: microbiota-mediated pathways to early neurodevelopment
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本研究通过自组织映射(SOM)识别孕妇孕期空气污染(PM2.5/PM10/CO/NO2/SO2)与心理困扰（焦虑/抑郁/失眠）的共暴露模式，发现不同模式显著影响新生儿胎便菌群在门和属水平的组成。瘤胃球菌属(Ruminococcus)介导了共暴露模式与3月龄婴儿神经发育（ASQ-3总分、精细运动、问题解决、个人社交能力）的关联，其丰度降低与神经发育迟缓显著相关。研究首次整合暴露组与微生物组视角，为高风险人群的早期干预提供微生物靶点。
研究背景与意义
早期生命肠道微生物组作为孕期暴露的生物学传感器，对婴儿神经发育具有关键作用。空气污染（通用外部暴露）与心理困扰（特定外部暴露）的共暴露如何共同塑造早期菌群尚不明确。本研究从济南两家三甲医院招募309对母婴，通过SOM聚类分析揭示共暴露模式与胎便菌群的关联，并探讨菌群在暴露与神经发育间的中介作用。
研究方法
研究收集孕期日均空气污染物浓度（CHAP数据库）及三阶段心理评估（GAD-7/EPDS/ISI），在婴儿出生48小时内采集胎便样本进行16S rRNA测序，并在1、3、6月龄采用ASQ-3评估神经发育。通过多元线性模型（MaAsLin）分析菌群差异，中介模型验证微生物介导路径，并预测KEGG代谢通路。
共暴露模式的特征
SOM识别三种典型模式：模式1（高污染+高心理困扰）、模式2（低污染+中度心理困扰）、模式3（高污染+低心理困扰）。显示模式间污染物与心理指标分布差异显著。
胎便菌群的结构变化
门水平上，模式1和3的拟杆菌门（Bacteroidetes）及其下属副拟杆菌属（Parabacteroides）和普雷沃菌属（Prevotella）丰度均低于模式2。厚壁菌门（Firmicutes）中，乳酸杆菌属（Lactobacillus）、粪球菌属（Coprococcus）、 Oscillospira和瘤胃球菌属（Ruminococcus）在模式1和3中显著降低。变形菌门（Proteobacteria）的Acidovorax、Aquabacterium和Rubrivivax丰度也呈现类似趋势。直观展示菌群组成差异。LEfSe分析进一步识别37个差异微生物类群（如链球菌属在模式1中降低），PCoA显示β多样性在门（F=10.687, p<0.001）和属（F=8.188, p<0.001）水平均存在显著组间差异。
神经发育与微生物介导效应
中介分析表明，与模式2相比，模式1和3通过降低瘤胃球菌丰度，间接导致3月龄婴儿ASQ-3总分（IE=0.227–0.232, pFDR<0.001）、精细运动（IE=0.255–0.261）、问题解决（IE=0.181–0.185）及个人社交能力（IE=0.211–0.216）下降。量化了微生物的介导贡献。
菌群功能通路预测
KEGG分析显示，模式1和3的胎便菌群中霍乱弧菌感染通路（ko05110）均显著富集，提示瘤胃球菌减少可能削弱结肠抵抗病原体能力。模式1中甜菜碱生物合成（ko00965）上调，模式3中系统性红斑狼疮通路（ko05322）激活，反映暴露模式特异性功能扰动。
讨论与创新点
研究首次将物理环境与心理社会暴露整合为共暴露模式，揭示空气污染对菌群和神经发育的影响权重高于心理困扰。瘤胃球菌作为关键介导者，可能通过短链脂肪酸（SCFA）代谢调节肠-脑轴功能。成果为通过微生物靶点干预神经发育障碍提供新思路。
局限与展望
胎便菌群仅反映出生即刻状态，缺乏纵向动态数据；未检测SCFA等代谢物限制度机制解析。未来需结合宏基因组学与多组学验证功能通路，并在多样本群体验证结论普适性。
