英文标题：Cluster-specific associations between the gut microbiota and behavioral outcomes in preschool-aged children

中文标题：学龄前儿童肠道菌群与行为学之间的特异性关联

发表期刊：Microbiome

影响因子：13.8

发表时间：2024年03月

1. 集群特征

按重要性顺序显示了对集群分化有贡献的15个最重要的分类群，其中Bacteroides、Bifidobacterium和Faecalibacterium对集群分离的贡献最大（图1A）。

Sub的特征是Subdoligranulum的相对丰度很高。Ba1中Bacteroides和Faecalbacterium的相对丰度较高。Bif显示Bifidobacterium的高流行率，而Ba2的特征是Bacteroides和Bifidobacterium的相对丰度较高。

Sub的α多样性最高，其次是Ba1、Bif，最后是Ba2（图1B-D）。四个集群之间的β多样性不同（图1E）。

图1 四个集群间的肠道菌群组成差异

集群之间的比较表明，Sub和Ba1主要是白人，而Bif和Ba2集群中有更多的非白人个体。此外，Ba2与较低的出生体重、胎龄以及更高的谷物制品摄入量有关。

表1 样品特征

2. 集群间粪便代谢组学的差异

粪便代谢组的β多样性分析显示Ba2具有最明显的代谢组（图2A）。在测定的142种代谢物中，4个集群间有44种代谢物存在显著差异（图2B）。

图2 集群间代谢组的差异

3. 集群间的行为差异

集群间的适应性技能得分存在差异（图3A），外部化和行为症状评分没有差异（图3B、C）。Bif和Ba2集群与适应性技能得分降低有关。此外，Bif与发育性社会障碍评分增加有关（图3D）。集群之间适应性技能得分的差异是由包括社交技能、功能性沟通和日常生活在内的子组成部分的差异解释的，而不是由适应性的差异来解释的（图3E-H）。

图3 四个集群之间的行为差异

4. 半乳糖代谢与日常生活间的集群依赖性关联

比较了集群间的拟杆菌相对丰度。由于Ba2代谢组与其他集群相比最为明显，随后用MetabAnalyst鉴定Ba2中差异丰富的代谢途径，其中半乳糖代谢Galactose Metabloism是最重要的途径（图4A-C）。在该途径中， Ba2富含代谢物水苏糖、棉子糖和α-D-葡萄糖，但不富含D-葡萄糖-1-磷酸（图4D-G）。

图4 日常生活评分与半乳糖代谢间的集群依赖性关联

5. 组氨酸-尿刊酸分解与社交技能间的集群依赖性关联

使用KEGG数据库对集群间显著改变的代谢物进行手动分析，结果显示其中2种代谢物是直接连接的——组氨酸被代谢为尿刊酸，且尿刊酸的主要来源是组氨酸的分解。Ba2中的组氨酸水平升高，而尿刊酸水平降低（图5A，B）。计算组氨酸向尿刊酸的转换率表明，Ba2的组氨酸向尿刊酸的转化最低（图5C）。

将组氨酸、尿刊酸及其转换率与社会技能评分和发育性社会障碍评分相关联，以调查粪便代谢组和社会行为之间是否存在（集群依赖性）关联（图5D-F）。Ba2中尿刊酸和组氨酸尿刊酸转换率与社交技能评分之间存在显著相关性，而组氨酸尿刊酸转换率还与发育性社会障碍评分相关。

图5 社交技能与粪便组氨酸与尿刊酸转换之间的集群依赖性关联

本研究表明在典型发育的学龄前儿童中，肠道菌群、其代谢产物和行为结果之间存在关联，基于集群的分组可用于开发更个性化的干预措施来影响儿童行为结果。

参考文献：

van de Wouw, Marcel, et al. Cluster-specific associations between the gut microbiota and behavioral outcomes in preschool-aged children. Microbiome. 2024.