DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-71764-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42020426
تاريخ النشر: 2026-04-22
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية وصحة الرضع
طرق
في هذه الدراسة، تم جمع عينات البراز من الرضع المشاركين في دراسة LucKi Gut، وهي تحقيق طولي يشمل حديثي الولادة وعائلاتهم. التزمت الدراسة بالإرشادات الأخلاقية، وحصلت على موافقة من اللجنة الأخلاقية الطبية لمركز جامعة ماستريخت الطبي. تم تجنيد النساء الحوامل من منطقة جنوب ليمبورغ في هولندا، وتم استبعاد الرضع المولودين قبل الأوان. تم جمع عينة واحدة من الأم وتسع عينات براز من الرضع على مدى الأشهر الأربعة عشر الأولى من الحياة، مع اختيار عينات محددة عند عمر أسبوعين (أم) وعند عمر شهرين، 6، و11 شهراً (رضيع). أكمل الآباء استبيانات تتعلق بصحة الرضع ونمط حياتهم، بينما تم معالجة العينات وتخزينها تحت ظروف محكومة للحفاظ على سلامتها.
لاستخراج الحمض النووي، تم استخدام مجموعة Power Soil Pro، مع وجود تدابير لمراقبة الجودة لتقييم التلوث. بعد الاستخراج، تم قياس الحمض النووي وتحضيره للتسلسل الميتاجينومي باستخدام منصة Illumina NovaSeq. تم معالجة بيانات القراءة القصيرة الناتجة باستخدام HUMAnN 3، والتي تضمنت تقدير تركيب المجتمع، ورسم الخرائط للقراءات إلى بانجينوم، ومحاذاة القراءات غير المرسومة إلى قاعدة بيانات البروتين. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تجميع الجينوم de novo على القراءات التي تم تصفيتها من حيث الجودة، مما أسفر عن 458 جينومًا ميتاجينوميًا فريدًا (MAGs) بعد إزالة التكرار والتصنيف الضريبي. شملت التحليلات تقييمات تنوع النوكليوتيدات وتوصيف الجينات، مما يوفر رؤى حول التركيب الميكروبي والتنوع الجيني داخل السكان الذين تم أخذ عينات منهم.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التجارب التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث كشفت التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، كانت أحجام التأثير الملحوظة كبيرة، مما يدل على الأهمية العملية في سياق سؤال البحث.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق كان له تأثير قابل للقياس على المتغير التابع، مع زيادة تم قياسها بمقدار $\Delta Y = 3.5$ وحدة في المتوسط. تدعم هذه النتائج الفرضية الأولية وتساهم في الجسم المعرفي القائم من خلال تقديم أدلة تجريبية للإطار النظري المقترح. يتم مناقشة تداعيات هذه النتائج فيما يتعلق باتجاهات البحث المستقبلية والتطبيقات المحتملة في هذا المجال.
مناقشة
تستكشف الدراسة ميكروبيوم الأمعاء في مرحلة الطفولة المبكرة للرضع، مع التركيز على التواجد المشترك لأنواع *Escherichia coli* و*Bifidobacterium*. باستخدام الميتاجينوميات بالأسلوب العشوائي، قام الباحثون بتحليل 78 عينة براز طولية من 41 حديثي ولادة أصحاء في مراحل تطورية مختلفة (2، 6، و11 شهراً بعد الولادة) وأمهاتهم. كشفت النتائج أن *Bifidobacterium breve* و*Bifidobacterium bifidum* و*Bifidobacterium longum* كانت الأنواع السائدة في الرضع، مع وجود *E. coli* بشكل مستمر ولكن بوفرة نسبية منخفضة خلال فترة الرضاعة الطبيعية الحصرية. ومن الجدير بالذكر أن تركيب الميكروبيوم المعوي اختلف بشكل كبير مع العمر، حيث أظهر الرضع زيادة في التشابه مع أمهاتهم مع مرور الوقت. كما أبرزت الدراسة أن *E. coli* تواجدت مع الأنواع السائدة من *Bifidobacterium*، مما يشير إلى علاقة بيئية محايدة مدفوعة بتفضيلات بيئية مشتركة بدلاً من التفاعلات المباشرة.
أشارت التحليلات الإضافية لتنوع السلالات إلى ديناميات انتقال مميزة، حيث كانت الأنواع من *Bifidobacterium* تُشارك بشكل متكرر بين الأمهات والرضع، بينما أظهرت سلالات *E. coli* تنوعًا ميكروبيًا عاليًا وانتقالًا محدودًا من الأم. استكشفت الدراسة أيضًا الخصائص الوظيفية لهذه الميكروبات، وخاصة تكيفها مع أوليغوسكاريد حليب الثدي (HMOs). تفترض الدراسة أن *B. bifidum* و*E. coli* قد يتعاونان في تحلل HMOs، وخاصة 2′-O-fucosyl-lactose (2’FL)، مع قدرة *B. bifidum* على استخدام 2’FL كمصدر للكربون، مما قد يدعم نمو *E. coli*. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج على تعقيد تجميع ميكروبيوم الأمعاء في مرحلة الطفولة المبكرة والتفاعلات المعقدة بين الأنواع الميكروبية استجابةً للتغيرات الغذائية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-71764-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42020426
Publication Date: 2026-04-22
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Infant Nutrition and Health
Methods
In this study, stool samples were collected from infants participating in the LucKi Gut study, a longitudinal investigation involving newborns and their families. The study adhered to ethical guidelines, receiving approval from the Medical Ethical Committee of Maastricht University Medical Center. Pregnant women from the South Limburg region of the Netherlands were recruited, and infants born prematurely were excluded. A total of one maternal sample and nine infant fecal samples were collected over the first 14 months of life, with specific samples selected at 2 weeks (maternal) and 2, 6, and 11 months (infant). Parents completed questionnaires regarding the infants’ health and lifestyle, while samples were processed and stored under controlled conditions to maintain integrity.
For DNA extraction, the Power Soil Pro Kit was utilized, with quality control measures in place to assess contamination. Following extraction, DNA was quantified and prepared for shotgun metagenome sequencing on the Illumina NovaSeq platform. The resulting short-read data were processed using HUMAnN 3, which involved estimating community composition, mapping reads to a pangenome, and aligning unmapped reads to a protein database. Additionally, de novo genome assembly was performed on quality-filtered reads, resulting in 458 unique metagenome-assembled genomes (MAGs) after dereplication and taxonomic classification. The analysis included assessments of nucleotide diversity and gene annotation, providing insights into the microbial composition and genetic diversity within the sampled populations.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experiments conducted. The data indicates a strong correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the observed effect sizes were substantial, indicating practical relevance in the context of the research question.
Furthermore, the results demonstrate that the intervention applied had a measurable impact on the dependent variable, with an increase quantified as $\Delta Y = 3.5$ units on average. These findings support the initial hypothesis and contribute to the existing body of knowledge by providing empirical evidence for the proposed theoretical framework. The implications of these results are discussed in relation to future research directions and potential applications in the field.
Discussion
The study investigates the early-life gut microbiome of infants, focusing on the co-occurrence of *Escherichia coli* and *Bifidobacterium* species. Utilizing shotgun metagenomics, the researchers analyzed 78 longitudinal stool samples from 41 healthy neonates at various developmental stages (2, 6, and 11 months post-delivery) and their mothers. Findings revealed that *Bifidobacterium breve*, *Bifidobacterium bifidum*, and *Bifidobacterium longum* were the predominant species in infants, with *E. coli* consistently present but at low relative abundance during exclusive breastfeeding. Notably, the gut microbiota composition varied significantly with age, with infants showing increased similarity to their mothers over time. The study also highlighted that *E. coli* co-occurred with dominant *Bifidobacterium* species, suggesting an ecologically neutral relationship driven by shared environmental preferences rather than direct interactions.
Further analysis of strain-level variation indicated distinct transmission dynamics, with *Bifidobacterium* species frequently shared between mothers and infants, while *E. coli* strains exhibited high microdiversity and limited maternal transmission. The research also explored the functional traits of these microbes, particularly their adaptation to human milk oligosaccharides (HMOs). The study posits that *B. bifidum* and *E. coli* may cooperate in the degradation of HMOs, specifically 2′-O-fucosyl-lactose (2’FL), with *B. bifidum* capable of utilizing 2’FL as a carbon source, thereby potentially supporting the growth of *E. coli*. Overall, these findings underscore the complexity of early-life gut microbiome assembly and the intricate interactions between microbial species in response to dietary changes.