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目的妊娠期糖尿病（Gestational diabetesmellitus,GDM）是指妊娠期发生的糖耐量异常。GDM孕妇产后发生2型糖尿病风险增加,其发病机制目前尚不完全清楚,近年的研究发现,肠道菌群和代谢组学在其中发挥了重要作用。不良的宫内发育环境可能会对子代的一生造成持续的影响,GDM子代在成年早期出现肥胖、2型糖尿病、代谢综合征风险等慢性疾病风险也明显增加。最新的研究发现,母亲妊娠期肠道菌群可能会对新生儿肠道菌群的建立产生影响;母亲循环中的代谢小分子会通过脐血影响胎儿代谢。本研究旨在探讨GDM与健康对照组孕妇肠道菌群及代谢组学差异,进一步明确GDM发生的可能机制。同时,通过比较GDM与健康对照组新生儿肠道菌群及脐血代谢组学的差异,并进行母婴关联分析,明确母亲对新生儿产生影响的途径,进一步明确宫内发育环境对子代一生产生长久影响的机制。方法本研究于2个医学中心,纳入孕37-40周产妇,分为GDM组及健康对照组,采集孕妇大便样本、外周血标本,及胎儿脐血及出生后48小时内的大便样本。利用Illumina Hiseq测序平台对16srDNAV3-V4区进行测序,利用UPLC-Q/TOF-MS方法,进行母亲外周血及胎儿脐血代谢组学分析。结果1.本研究共纳入165人,GDM组88人,健康对照组77人,其中,共收集39例GDM母亲粪便、27例健康母亲粪便;43例GDM新生儿粪便,45例健康对照组新生儿粪便。GDM组与健康对照组相比,其年龄、胎龄、孕前及产前BMI、血压差异均无统计学意义,GDM组新生儿出生体重较健康组新生儿有升高趋势,但无统计学意义。2.生化指标方面,GDM组糖化血红蛋白（HbA1c）、糖化白蛋白（Glycated albumin,GA）均高于健康对照组,有统计学意义。GDM组游离脂肪酸（Free Fatty Acid,FFA）高于对照组,但无统计学意义。3.对所有样本的有效序列,进行OTUs聚类分析。母亲方面,GDM组、健康对照组共有的OTU 1857个,独有的OTU数分别为2130、549个;新生儿方面,GDM组、健康对照组共有的OTU2901个,独有的OTU数分别为1150、2282个。提示两组母亲、新生儿肠道菌群存在显著差异。4.α多样性分析提示GDM组母亲ACE指数、Chao1指数、Observed species、Shannon指数显著高于健康对照组,GDM新生儿ACE指数、Chao1指数、Observed species、Shannon指数显著低于对照组。5.PCoA分析提示,GDM组与健康对照组母亲及新生儿肠道菌群差异显著,分离趋势明显。6.GDM组与健康对照组母亲肠道菌群相比,GDM组厚壁菌门（pFirmicutes）丰度显著低于正常对照组。GDM组酸杆菌门（pA cidobacteria）、放线菌门（pActinobacteria）丰度高于对照组。变形菌门中的Delta变形菌纲（cDeltaprotebacteria）、脱硫弧菌目（oDesulfovibrionales）、脱硫化弧菌科（fDesulfarculaceae）、脱硫化弧菌属（gDesulfovibrio）在GDM组丰度明显高于健康对照组。7.GDM组与健康对照组母亲肠道菌群相比,OTU103（Alistipesshahii）、OTU67狄氏副拟杆菌（sParabacteroidesdistasonis）、OTU19脆弱拟杆菌（sBacteroidesfragilis）等在 GDM 组 富集,OTU7（sRoseburia inulinivorans）、OTU91（Eubacteriumhallii）、OTU61（butyrate-producingacteriumGM2/1）等在健康对照组富集。8.母亲OTU与临床指标的相关性分析发现,OTU 3大肠杆菌（sEscheichiacoli）与母亲HOMA-IR指数呈明显正相关,OTU 7（sRoseburiainulinivorans）与空腹血糖、糖化血红蛋白、胆固醇、甘油三酯水平呈负相关。9.GDM组与健康对照组新生儿方面,属水平上,GB组叶杆菌属（gPhyllobacterium）、拟杆菌属（gBacteroides）韦荣球菌属（gVeillonella）、放线杆菌属（gActinobacillus）、沙雷氏菌属（gSerratia）丰度明显高于CB组,GB组（g Prevotella）丰度低于CB组。10.比较GDM组与健康对照组新生儿差异OTU,其中OTU19脆弱拟杆菌（sBacteroidesfragilis）、OTU359 多 形 拟 杆 菌（sBacteroidesthetoiaomicron）在GDM组丰度高于健康对照组。OTU115节杆菌属（gArthrobacter）、OTU199（sRuminococcusspMarseille-P328）、OTU87（Bradyrhizobibumelkanii）在健康对照组丰度较高。11.新生儿OTU与临床指标的相关性分析发现,OTU 3大肠杆菌（sEscherichiacoli）与脐血血糖、游离脂肪酸酸、C肽呈明显正相关。OTU19脆弱拟杆菌（sBacteroidesfragilis）与游离脂肪酸酸呈明显正相关。12.去除检测少于50%的OTU（即该OTU在<50%受试者可被检测到）,母亲及新生儿菌群相关性分析发现,母亲及新生儿肠道菌群具有166个相同的OTU,其中与分组（GDM组与健康对照组）分布趋势一致的有76个OTU,母婴间共有64个OTU呈正相关,其中包括OTU3大肠杆菌（Escherichiacoli）、OTU 9（Bacteroides plebeius）、OTU178（Anaerostipeshadrus）、OTU359（Bacteroidesthetaiotaomicron）、OTU23（Ruminococcusbromii）等。13.代谢组学方面,在正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）的模型中,母婴代谢组学在GDM组与健康对照组中,均有明显不同的分布趋势,提示两组存在显著差异。14.结合OPLS-DA模型,将对分类贡献最大的变量（VIP>1）筛选出来作为重要变量,共得到1268个化合物。研究发现,GDM组母亲外周血及胎儿脐血中异亮氨酸、酪氨酸、苏氨酸、血清素水平均高于健康对照组。GDM组母亲外周血甲硫氨酸、同型半胱氨酸高于健康对照组,但两者在胎儿脐血中低于健康对照组。健康对照组母亲外周血及胎儿脐血丁酸水平较GDM组明显升高。额15.将母亲外周血差异代谢物与临床指标进行相关性分析,发现在GDM组母亲富集的血清素（serotonin）与游离脂肪酸、甘油三酯呈明显正相关。将胎儿脐血差异代谢物与临床指标进行相关性分析,发现胎儿脐血血清素与新生儿甘油三酯、游离脂肪酸、hsCRP呈明显正相关。16.进行母婴代谢组学相关性分析,其中与分组分布趋势一致的共有168个化合物,这其中,在GDM组富集的有Phenylacetic acid、Uric acid、Dityrosine,在健康对照组富集的有 betaine、Oleic acid、2-Oxo-4-methylthiobutanoic acid。17.GDM组母婴血浆甜菜碱水平低于健康对照组,母婴甜菜碱水平均与孕妇空腹血糖呈负相关。18.SGA组母婴甜菜碱水平明显高于AGA组,脐血甜菜碱水平与新生儿出生体重呈明显负相关。19.针对差异代谢物进行代谢通路分析,发现GDM组母亲及新生儿在甘油磷脂代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢通路存在异常。结论GDM组及健康对照组母亲及新生儿在肠道菌群、代谢组学存在显著差异,母亲及新生儿间在肠道菌群与代谢组学中存在一定相关。其中,GDM组母亲及新生儿脆弱拟杆菌丰度增加,产丁酸盐菌丰度明显减低,且多个差异OTU与临床指标密切相关。代谢组学方面,血清素、异亮氨酸、同型半胱氨酸在GDM组母亲及新生儿明显富集,甜菜碱、丁酸在健康对照组明显富集。上述研究结论提示,GDM患者存在肠道菌群及代谢组学方面的异常,这可能是其发病机制的重要环节之一;同时,这些异常可能通过影响新生儿肠道菌群及代谢组学,影响子代糖脂代谢。这可能是宫内不良发育环境导致子代代谢异常的机制之一。