Longitudinal Analysis of Oral Microbiome Changes at Early Stages in Full Term and Preterm Newborns

Abstract

The neonatal period is critical for establishing the oral microbiome, which has significant implications for long-term health outcomes. Preterm newborns are particularly vulnerable to delayed microbial stabilization and dysbiosis, increasing their susceptibility to infections. However, the development of the oral microbiome in preterm newborns has not been fully investigated. This study aimed to compare the temporal dynamics of the oral microbiome in full term and preterm newborns and identify the key clinical and environmental factors influencing microbial development. The study included 23 full term and 75 preterm newborns. Oral swab samples were collected on days 0 and 2 for full term newborns and on days 0, 7, and 28 for preterm newborns. The microbial composition and diversity were assessed using 16S rRNA gene sequencing. Key factors, such as gestational age, birthweight, delivery mode, feeding type, and antibiotic use, were evaluated for their impact on the oral microbiome. Preterm newborns exhibited delayed microbial stabilization compared to full term newborns, with a prolonged predominance of Proteobacteria and late colonization by Firmicutes and Actinobacteria. Full term newborns rapidly transitioned to a balanced microbiota dominated by Firmicutes, with Streptococcus pneumoniae emerging as the dominant pathogen by day 2. In contrast, preterm newborns showed persistent dominance of Escherichia coli and Ralstonia pickettii on day 0, followed by Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, and Streptococcus pneumoniae on days 7 and 28. Breastmilk feeding enhanced microbial diversity and stability, whereas cesarean delivery was associated with delayed stabilization and increased dysbiosis. Functional analysis identified virulence-related genes, such as PspA, nanA, hla, and scpA, as contributors to pathogenicity in preterm newborns. This study suggested that gestational age, birthweight, delivery mode, feeding type, and antibiotic use may influence the development of the newborn oral microbiome. The delayed microbial transitions and heightened infection susceptibility in preterm newborns emphasize the need for targeted interventions. Longitudinal studies are warranted to explore the long-term health implications of early oral microbiome development.

신생아기는 구강 미생물이 형성되는 중요한 시기이다. 구강 미생물은 장기적인 건강에 큰 영향을 미치며, 특히 조산아는 미생물 안정화 지연과 불균형으로 인해 감염에 취약할 위험이 높다. 그러나 조산아의 구강 미생물 발달에 대한 연구는 아직 충분히 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구는 만삭아와 조산아의 구강 미생물 변화를 시간에 따라 비교하고, 미생물 발달에 영향을 미치는 주요 임상 및 환경적 요인을 규명하고자 하였다. 본 연구에는 만삭아 23 명과 조산아 75 명이 포함되었다. 만삭아는 출생 후 0 일과 2 일에, 조산아는 0 일, 7 일, 28 일에 구강 면봉 샘플을 채취하였다. 구강 미생물의 구성과 다양성은 16S rRNA 유전자 시퀀싱을 통해 분석되었으며, 임신 기간, 출생 체중, 분만 방식, 수유 유형, 항생제 사용 등의 주요 요인이 구강 미생물에 미치는 영향을 평가하였다. 조산아는 만삭아에 비해 미생물 안정화가 지연되었으며, Proteobacteria 가 우세한 상태가 오래 지속되고 Firmicute 와 Actinobacteria 의 정착이 늦게 이루어졌다. 만삭아는 Firmicutes 가 우세한 균형 잡힌 미생물 군집으로 빠르게 전환되었으며, 출생 후 2 일째에는 Streptococcus pneumoniae 가 주요 병원균으로 자리잡았다. 반면, 조산아는 출생 첫날 Escherichia coli 와 Ralstonia pickettii 가 우세를 보였고, 이후 7 일째와 28 일째에는 Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae 로 전환되었다. 모유 수유는 미생물 다양성과 안정성을 증진시키는 반면, 제왕절개 분만은 미생물 안정화가 지연되고 불균형을 초래하였다. 기능 분석 결과, PspA, nanA, hla, scpA 와 같은 병원성과 관련된 유전자가 조산아의 병원성 증가에 기여하는 것으로 확인되었다. 본 연구는 임신 기간, 출생 체중, 분만 방식, 수유 유형, 항생제 사용이 신생아 구강 미생물 발달에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 특히 조산아의 지연된 미생물 전환과 감염 취약성은 맞춤형 개입의 필요성을 강조하며, 초기 구강 미생물 발달과 장기적 건강 간의 연관성을 규명하기 위해 추가적인 장기 연구가 요구된다.