孕期體重增加對孕晚期孕婦腸道菌群變化及母兒預后的影響

許雅娟，張婧喆，張淼，孫宗宗，班彥杰，王彪，侯曉峰，蔡琰鈞，李晶晶

（鄭州大學第三附屬醫院，河南 鄭州）

0 引言

隨著生活水平的提高及對孕期營養認識的不足，孕期體重增加過多孕婦日益增多。孕期體重增加過多對母兒預后有著深遠影響，如增加妊娠期并發癥發生率，增加巨大兒發生率、胎糞吸入綜合征、新生兒高膽紅素血癥、兒童代謝綜合征及兒童肥胖等風險[1-3]。近年來，腸道菌群在代謝性疾病中的調控作用逐漸成為人們關注的熱點。大量研究表明，腸道菌群穩態通過參與宿主脂質、碳水化合物等營養代謝影響體重和能量平衡，并作為免疫系統成熟的關鍵刺激因素，減少感染和炎癥反應[4-5]。有研究表明，孕期體重增加過多者腸道菌群變化顯著[6]。但孕期體重增加過多具體與何種腸道菌群相關的研究仍較少，本研究對不同孕期體重增加水平的孕晚期孕婦腸道菌群進行物種差異分析及母兒預后比較分析，并對差異物種進行qPCR驗證，旨在為保障母兒健康、改善妊娠結局提供新思路。

1 資料與方法

1.1 基本資料

本研究選取2017年9月至2018年1月于鄭州大學第三附屬醫院足月待產的符合納入及排除標準的孕婦61例。本研究經鄭州大學第三附屬醫院倫理委員會審核批準，所有患者均自愿參加，并簽署知情同意書。納入標準：（1）孕晚期時在該醫院待產的孕婦；（2）孕周≥37周（根據末次月經推算）。排除標準：（1）伴有嚴重的心肺、血液系統、高血壓等慢性疾病者；（2）接受過腸道手術者；（3）近1月內腹瀉或合并消化道慢性病史者；（4）孕期患有合并癥和并發癥者；（5）長期服用抗菌藥物或激素類藥物者；（6）孕期進行抗生素治療者，孕期服用酸奶、益生菌及活菌類藥物2周以上者；（7）雙胎妊娠及以上者；（8）嚴重焦慮、抑郁或有認知功能障礙者；（9）輔助生殖技術妊娠者；（10）大便常規檢查異常者。根據2009年美國醫學研究院 (institute of medicine，IOM)孕期體重增加指南[7]，將納入的61例孕婦分為：孕期體重增加不足（N=9），孕期體重增加適宜（N=22），孕期體重增加過多（N=30）。因孕期體重增加不足的數量較少，我們將孕期體重增加不足孕婦和孕期體重增加適宜孕婦合并為非孕期體重增加過多組（Non-Excessive GWG，N=31），并將其與孕期體重增加過多組（Excessive GWG，N=30）進行比較。

1.2 數據收集

糞便樣本的采集在醫院進行，簡言之，糞便樣本采集：用無菌勺采集受試者的新鮮糞便置于20mL凍存管內后置入液氮罐中，然后轉入-80℃冰柜中保存，直至進行DNA提取、16SrRNA基因測序及qPCR驗證（DNA提取、16SrRNA基因測序及qPCR均由華大基因科技有限公司提供）。

一般人口社會學資料：調取受試孕婦住院期間病歷，獲得孕婦的一般社會學資料，包括分娩時年齡、學歷、身高、孕前體重、孕期體重增加、分娩孕周、孕次、產次、分娩方式、新生兒體重、新生兒Apgar評分等。分娩時年齡是根據中華人民共和國身份證號碼計算的。

1.3 生物信息學分析

利用軟件USEARCH（v7.0.1090）[8]將測序序列聚類為OTU（操作分類單元），并通過RDP classifer（v2.2）軟件與數據庫Greengene_2013_5_99比對，進行物種注釋，置信度閾值設置為0.5。qPCR反應體系由16ul的反應體系組成，包括95℃預變性2min；94℃變性10s；60℃退火10s；72℃延伸40s。共40個循環。反應在ABI ViiA 7 PCR儀上進行。

1.4 統計分析

孕婦一般社會學資料采用卡方和維爾克森秩和檢驗（wilcoxon rank sum Test）檢驗兩組數據是否有差異。本研究所使用的分析軟件為SPSS 24.0版和R 3.1.1版。

孕婦腸道菌群組成與差異分析采用LEfSe多級物種差異判別。從門到屬水平上區別Non-Excessive GWG和Excessive GWG兩組孕婦孕晚期腸道菌群豐度的差異。該軟件首先利用Kruskal-Wallis秩和檢驗找到具有顯著豐度差異的物種。最后采用線性判別分析（LDA）來估算每個組分（物種）豐度對差異效果影響的大小，LDA sore分值越高，豐度越高，影響越大。

為了檢查差異物種的絕對和相對定量之間的數據一致性，分別從Non-Excessive GWG組和Excessive GWG組中隨機抽取5個樣本對差異物種進行qPCR驗證，qPCR反應在ABI ViiA 7 PCR儀上對384孔板中進行每個樣本做三次平行實驗。反應中的CT值數據的采集采用校正的閾值設定，絕對定量分析設置標準品的拷貝數，制作標準曲線后可直接生成樣品的拷貝數。

2 結果

2.1 孕婦基本情況及母兒預后

本研究共納入61個孕晚期孕婦，根據美國IOM推薦的孕期增重標準，分為Non-Excessive GWG 組（N=31）與Excessive GWG組（N=30）。兩組孕婦在年齡、孕次、產次、分娩孕周方面無顯著性差異。但Excessive GWG組孕婦受教育水平低于Non-Excessive GWG 組，而且Excessive GWG組孕婦剖宮產率高于Non-Excessive GWG組。新生兒預后方面，Excessive GWG組孕婦新生兒體重及巨大兒比例均高于Non-Excessive GWG 組，而且1分鐘 Apgar評分低于Non-Excessive GWG 組（表1）。

2.2 測序序列

61個糞便樣本測序共得到2 535 467條序列，677個OUT。Good's coverage 為 99.64%，表明糞便樣本測序深度足夠，本次測序結果可以代表樣本的真實情況。

2.3 腸道菌群組成與差異

Non-ExcessiveGWG組與Excessive GWG組孕婦的腸道菌群組成（圖1），在門水平上按照相對豐度從高到低，依次是厚壁菌門Firmicutes（62.03%；68.84%）、擬桿菌門Bacteroidetes（16.31%；12.56%）、變形菌門Proteobacteria（11.34%；9.20%）、放線菌門Actinobacteria（8.17%；8.28%）。

通過LEfSe物種差異判別（圖2）顯示，Excessive GWG組中Firmicutes較多，其中Clostridium_celatum豐度最高，其豐度明顯高于Non-ExcessiveGWG組。

圖1 Non-ExcessiveGWG組與Excessive GWG組群落組成（門水平）

2.4 qPCR

表2為Non-ExcessiveGWG組與Excessive GWG組糞便樣本中Firmicutes qPCR結果。對比可發現:Excessive GWG組孕婦腸道中Firmicutes菌量明顯高于Non-ExcessiveGWG組，與LEfSe物種差異判別結果一致。

表1 Non-Excessive GWG和Excessive GWG兩組孕婦及其新生兒的對比情況

圖2 LEfSe多級物種差異判別結果

表2 qPCR定量結果

3 討論與結論

由于社會經濟的發展，以及生活方式、飲食結構和環境的改變，孕期體重增加過多的現象也日益嚴重，許多孕期并發癥和不良妊娠結局與肥胖密切相關。大量研究表明，肥胖會導致妊娠期高血壓、流產、早產、胎兒窘迫、巨大兒等并發癥[9-11]。我們的研究中發現孕期體重增加過多孕婦剖宮產率增加，其新生兒體重、巨大兒比例均高于非孕期體重增加過多孕婦，而且發現孕期體重增加過多孕婦受教育水平低于非孕期體重增加過多孕婦，且其新生兒1分鐘 Apgar評分低于非孕期體重增加過多孕婦，因此孕期維持適宜體重增加意義重大。

作為人體內最復雜的共生微生物生態系統，腸道菌群的種群數量最高，因此人體的生理代謝特性在健康或者疾病狀態下都會受到腸道菌群結構變化的影響。2004年，美國華盛頓大學的Gordon研究組首次提出腸道菌群作為一種環境因素調節脂肪貯存的觀點，他們從調節能量代謝平衡的角度解釋了腸道菌群參與肥胖、2型糖尿病發生、發展的機制[12]。隨后，腸道菌群與肥胖相關性的研究日益受到人們的關注，但關于腸道菌群與孕期體重增加的研究仍較少，近幾年的研究中，GOMEZ等[13]通過研究超重孕婦與肥胖孕婦之間腸道菌群的差異性發現，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[14]同樣發現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的結論一致。我們的研究發現孕期體重增加過多孕婦腸道菌群中厚壁菌門（Firmicutes）明顯增多，且我們進行的qPCR定量驗證也證實了這一結果。因此，維持孕期適宜體重增加，保持腸道菌群穩態，可能成為保障母兒健康的一個新的出發點。

本研究通過分析61個孕晚期孕婦一般社會學資料及其腸道菌群，得到的結果為：孕期體重增加過多孕婦受教育水平及其新生兒1分鐘Apgar評分低于非孕期體重增加過多孕婦，其剖宮產率、新生兒體重及巨大兒比例均高于非孕期體重增加過多孕婦。且孕期體重增加過多孕婦腸道菌群中Firmicutes明顯增多。孕期維持適宜體重增加，將對維持腸道穩態，改善母嬰結局起到重要作用。