一出生，人类婴儿就开始在他们的肠道中形成一种复杂的、相互交织的微生物结构。这个多样化的生态系统被统称为肠道微生物群，由细菌、古菌、病毒和真菌组成，数量达数十亿。它们在健康和疾病方面都发挥着重要作用，研究人员正在竞相更好地了解它们神秘的活动。

在《Nature Microbiology》杂志上发表的一项新研究中，Efrem Lim和他的同事探索了存在于肠道中的病毒星系，即肠道病毒群。他们发现，一些早产儿肠道病毒的模式发生了显著变化，不久就会发展成一种严重的、通常是致命的疾病，即坏死性小肠结肠炎(NEC)。

Lim教授是生物设计基础与应用微生物学中心的研究员。他也是亚利桑那州立大学病毒基因组学中心的首席研究员和亚利桑那州立大学生命科学学院的助理教授。

这项研究是与亚利桑那州立大学的同事和华盛顿大学医学院的研究人员合作进行的。

尽管肠道微生物组中的细菌成分已经受到了相当多的研究关注，但寄居在肠道中的病毒仍然是一个很大程度上不为人知的领域。研究中强调的病毒特征，以及肠道细菌群落的变化，可以提供婴儿有患NEC风险的早期预警信号，让临床医生采取紧急行动。

“多年来，一直有一些迹象表明，微生物群与这种快速发展的疾病有关，”Lim说。“研究表明，这些早产儿肠道微生物群的变化似乎可以预测NEC疾病的进展。”

然而，梳理出导致这种疾病的特定微生物变化一直是一个挑战，导致这种疾病的确切机制仍然未知。目前的研究是第一个全面调查病毒微生物组的变化，似乎为早产儿NEC的发展奠定了基础。

一个微生物世界诞生了

在婴儿出生时，当婴儿遇到来自母亲阴道的各种微生物时，微生物就开始在婴儿肠道定植。当婴儿吮吸的时候，它会从母亲的皮肤上吸收额外的微生物，就像那些已经渗透到母乳里的微生物一样。

婴儿会从其他家庭成员和非家庭成员，甚至家庭宠物那里获得新的微生物。这些都被纳入到发育中的肠道微生物群中，由大约200 - 1000亿个微生物组成。

这一庞大的微生物群落将在人的一生中影响个人健康的许多方面。意料之中的是，肠道微生物群的异常变化会带来严重的麻烦，早产儿尤其容易受到这种破坏的影响。

之前他们的时间

早产通常是指怀孕不到37周的婴儿。这种情况似乎呈上升趋势，尽管其原因尚不完全清楚。在许多低收入国家，包括艾滋病毒、感染、疟疾和青少年高怀孕率等因素都与此有关。

2020年，美国每10个出生的婴儿中就有1个受早产影响。早产(特别是在32周之前)婴儿的死亡率和残疾率较高。存活下来的人可能会经历持久的健康问题，包括喂养困难;呼吸、视力和听力问题;以及发育迟缓和脑瘫等畸形。

早产儿也有患NEC的风险。这种病经常突然发作。在高收入国家，妊娠少于32周的婴儿的NEC发病率在2-7%之间。婴儿坏死性小肠结肠炎的死亡率为22-38%。

一种隐形疾病

虽然这种疾病很少发生在足月婴儿身上，但这种神秘的疾病影响着千分之一的早产儿。这种情况在没有预警的情况下发生，会导致婴儿在几小时内从看起来健康变成可怕的疾病状态。这种疾病通常发生在出生后2至6周。

这种疾病会导致肠道组织严重发炎，导致死亡。这种疾病被称为坏死性炎症性疾病。穿孔也可能在肠道内形成，使细菌渗入腹部或血液。导致NEC的一系列步骤尚不清楚，尽管风险因素被认为包括在生命早期长期使用抗生素和配方喂养(除了早产)。

虽然研究强烈表明肠道微生物组的变化是NEC发病的原因，但没有单一的细菌属与该病一致相关。

存活下来的婴儿通常会面临终生的健康问题，包括神经发育障碍和短肠综合征。

病毒的作用

在目前的研究中，收集了138个婴儿出生后11周的粪便样本。这些样本来自密苏里州圣路易斯市新生儿重症监护室的23名早产儿。其中9名婴儿患有NEC，而14名与体重和胎龄相匹配的婴儿没有。

该研究使用宏基因组学对样本进行了探索，这是一种测序方法，允许研究人员从样本中存在的所有生物中全面取样基因。这使得像Lim这样的微生物学家能够评估细菌多样性并检测各种环境中的微生物丰度。这项技术还能对在实验室中难以培养或不可能培养的微生物进行详细研究。(在2020年初，Lim使用宏基因组测序技术快速探测了SARS CoV-2病毒的3万个字母代码，确定了一个独特的突变。)

研究表明NEC婴儿在肠道病毒群中表现出病毒和细菌的聚集特征。值得注意的是，NEC患儿肠道内不同群体之间的病毒组成多样性降低，这种特征被称为β-多样性。在NEC发病前的10天内，病毒β-多样性下降，这提供了一个潜在的生物标志物，提醒临床医生注意潜在的危险。研究结果表明，病毒群的发育具有反映早产儿健康状况的重要线索。

微生物的视野

这项研究不仅可以为NEC提供更快的诊断和更好的治疗，还可以为微生物组介导的广泛疾病提供治疗。此外，现有的针对肠道微生物群的治疗方法，例如粪便移植治疗，可以通过评估病毒成分来进一步改进。

这项研究表明，微生物组中尚未探索的病毒成分有很多值得我们学习的地方，几乎可以肯定，不仅在早产儿向NEC的过渡中，而且在其他疾病中也发挥着重要作用。随着新的快速发展的测序技术，研究人员可以开始挖掘病毒群，寻找疾病的有价值的诊断标志，并开发更有效的治疗方法。

Efrem Lim是在3月17日的亚利桑那州立大学创始人日庆祝活动上颁发的2022年亚利桑那州立大学教员研究成就奖的获奖者。

作者:Richard Harth