早期经历，尤其是在发育期间的经历，对个体一生的健康有着深远而持久的影响。一个重要的公共卫生问题是，母亲的暴露因素（如饮食和抗生素使用）如何影响后代肠道微生物群的建立——这是生活在消化道中的复杂微生物群落，对于包括代谢和免疫在内的各种身体功能至关重要。虽然已知早期微生物群的破坏与疾病风险有关，但其长期后果尚未完全了解。此外，个体基因差异也被认为在环境因素诱导的肠道微生物群变化及其随后的健康问题中起着重要作用。目前，我们对这些发育环境因素和基因如何相互作用以塑造后代长期肠道微生物群和整体健康的理解仍然有限。
为解决这一问题，加州大学戴维斯分校的研究人员进行了一项研究，调查了早期特定饮食挑战对后代体重和肠道微生物的长期影响。他们使用了一种新型的小鼠群体，其中母鼠从怀孕前五周开始喂食不同的纯化饮食，直到哺乳期结束。这些饮食包括含有抗生素的饮食、低蛋白饮食、低维生素D饮食或标准对照饮食。断奶后，所有后代都转换为标准化饲料，使研究人员能够观察到早期母体饮食的持久影响。
为了探讨基因的影响，他们使用了一种复杂的繁殖策略，涉及“重组近交互交”（RIX）小鼠，这些小鼠来自协作交叉（CC）品系。这使得他们能够创建F1后代，这些后代来自“互换杂交”，即交换哪些亲本贡献了哪些遗传线。这种设置确保了互换对内的F1后代除了性染色体（X和Y）和仅由母亲传递的线粒体DNA外，基因上是相同的。这使团队能够研究所谓的“亲本来源效应”（PO），即对后代健康的影响可能取决于某一特征或遗传物质是来自母亲还是父亲。
然后，他们在八周龄时测量了后代的体重，并使用16S rRNA基因测序技术分析了它们的肠道细菌群落，该技术可以识别存在的不同类型的细菌。
研究结果表明，早期发育过程中接触抗生素和营养不足（低蛋白和低维生素D）对后代体重和肠道微生物群的多样性和组成有显著而持久的影响。重要的是，这些影响因小鼠的遗传背景而异。这表明，由于独特的基因组成，某些个体可能更容易受到这些环境因素的影响。
研究人员观察到几种特定类型细菌的变化，包括拟杆菌属、Muribaculaceae、Akkermansia和双歧杆菌属。双歧杆菌属的变化尤其值得注意，因为早期研究表明，婴儿早期双歧杆菌属的丰度可以积极影响免疫系统的发育，并通过改善免疫记忆增强疫苗的保护效力。这突显了当早期生活因素破坏这些关键有益菌的平衡时，更广泛的健康影响。
研究还发现，亲本来源对后代肠道微生物群和生长有显著影响。例如，来自一种特定互换杂交（CC011xCC001）的后代表现出更高的体重、更大的微生物多样性以及某些细菌（如Faecalibaculum）的不同水平，与其基因相似但互换杂交方向相反（CC001xCC011）的后代相比。这表明，除了基因本身之外，可能与线粒体DNA或甚至妊娠和哺乳期间的母体环境相关的因素也可以影响这些长期结果。
加州大学戴维斯分校的这些发现扩展了早期生命微生物编程的先前理解。例如，早期工作已经证明，肠道微生物群的获得始于出生，通过一系列生物体的发展形成稳定的群落。在此成熟过程中，如低剂量抗生素暴露等干扰可以改变宿主代谢并增加体脂。新的研究表明，即使只是母体的抗生素暴露，而不是直接的后代暴露，也会产生类似的持久影响。此外，先前的研究表明，改变的微生物群，而不是抗生素本身，在这些代谢变化中起因果作用，这一概念与当前研究关注的微生物群组成变化相一致。
肠道定植过程本身是复杂的，有证据表明它甚至可能在出生前就开始了，胎盘和羊水中发现了独特的微生物群落，随后在出生后继续通过母乳传递微生物。当前研究强调了这个早期发育窗口的敏感性，表明妊娠和哺乳期间母体因素（如饮食和抗生素使用）可以深刻地塑造这一初始微生物群的建立，从而对后代健康产生持久影响。本研究中观察到的不同基因株的反应进一步强调，个性化方法考虑环境暴露和遗传倾向可能是预防早期生命微生物群破坏导致的长期健康问题的关键。
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