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第一節(jié) 腸道正常菌群的建立與來源

腸腔具有定植細(xì)菌數(shù)量大、多樣化、復(fù)雜性和動態(tài)性特點。2012年人類微生物組項目(HMP)報告顯示,糞便細(xì)菌菌落數(shù)最高,所攜帶功能基因數(shù)最高,腸道內(nèi)約棲息著1×10 14個,一千多種細(xì)菌,構(gòu)成“腸道內(nèi)菌群”(intestinal microflora),主要包括雙歧桿菌、類桿菌、乳酸桿菌在內(nèi)的厭氧菌,而腸桿菌、腸球菌等需氧菌和(或)兼性厭氧菌僅占菌群1/1000。機(jī)體在健康情況下,腸內(nèi)正常菌群與宿主之間處于生理的、和諧的、相互依賴又相互制約的狀態(tài),維系著腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡,這是人類健康的保障。人的一生中腸道菌群主要有兩次重大變革,一是剛出生時腸道從無菌到有菌;再則是嬰兒斷奶添加輔食后,腸內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生多態(tài)性變化,更接近成人菌群結(jié)構(gòu),并趨于穩(wěn)定。嬰兒時期是腸道菌群建立和發(fā)展的重要時期,許多因素如分娩方式、喂養(yǎng)方式、孕齡、外界環(huán)境和應(yīng)用抗生素等影響生命早期腸道菌群的構(gòu)成。嬰兒期腸道菌群的初期定植可抵抗病原體的定植繁殖、促進(jìn)免疫系統(tǒng)的發(fā)育成熟和宿主的新陳代謝。因此,生命早期腸道正常菌群的初始定植對嬰兒的生長發(fā)育是至關(guān)重要的,如果這一時期出現(xiàn)腸道菌群定植延遲或構(gòu)成發(fā)生紊亂,則與以后某些疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。大量研究表明,腸道菌群的初始定植和菌群微生態(tài)學(xué)變化與兒童期乃至青春期的感染性疾病、過敏性疾病、自身免疫性疾病、內(nèi)分泌疾病和腸道慢性炎癥性疾病等密切相關(guān)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷提高,人們對菌群的組成和代謝功能又有了更深入的認(rèn)識和應(yīng)用,腸道菌群對兒童的營養(yǎng)、代謝、免疫系統(tǒng)等重要臟器生理功能的發(fā)育成熟起著決定性作用。

一、腸道菌群的建立和發(fā)展

研究證實,胎兒在母體處于無菌的環(huán)境,生后即暴露于產(chǎn)道和其他有菌環(huán)境被其他細(xì)菌定植,其實腸道是細(xì)菌定植的主要場所,新生兒剛出生時腸道是無菌的,生后數(shù)小時腸道中出現(xiàn)需氧或兼性厭氧菌如腸球菌、鏈球菌和腸桿菌等。生后24小時大腸埃希菌占優(yōu)勢,雙歧桿菌于生后第2天出現(xiàn),增長迅速,于第4~5天時占優(yōu)勢,1周后其數(shù)量可達(dá)細(xì)菌總數(shù)的98%。與此同時大腸埃希菌數(shù)量下降,類桿菌等隨著雙歧桿菌的出現(xiàn)有所增加,但在健康母乳兒其數(shù)量一直低于雙歧桿菌數(shù)量。對此過程的解釋是新生兒時期腸道中菌群的定植是復(fù)雜的,因剛出生時腸內(nèi)充斥大量氧氣,有利于需氧菌或兼性厭氧菌的首先定植,這些細(xì)菌生長繁殖消耗大量氧氣,降低腸道氧化還原電位,為厭氧菌的定植創(chuàng)造了環(huán)境,促進(jìn)了厭氧菌的生長和繁殖。而厭氧菌的代謝產(chǎn)物、各種揮發(fā)性脂肪酸和乳酸等抑制需氧菌的生長,維持著腸道厭氧菌占優(yōu)勢,需氧菌占劣勢的生態(tài)學(xué)格局,這對于一個健康人來講終身不變。嬰兒生后腸道經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜、從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的菌群定植過程,至2歲左右時與成人腸道菌群相似并保持穩(wěn)定和動態(tài)的平衡。腸道菌群這種從無到有,直至建立穩(wěn)定菌群結(jié)構(gòu)的過程稱為“初級演替”,主要在生后2年內(nèi)完成,此階段腸道菌群是依據(jù)腸黏膜的成熟程度和食物的多樣化按一定順序形成的。
新生兒從出生時腸道無菌狀態(tài)到后來菌群的定植是一個復(fù)雜的過程,受諸多因素影響如分娩方式、喂養(yǎng)方式和應(yīng)用抗生素等。嬰兒生后一年內(nèi)腸道菌群變化很大,腸道菌群的多樣性差,隨著輔食的添加,其菌群構(gòu)成逐漸趨于穩(wěn)定接近成人。以往采用傳統(tǒng)的細(xì)菌培養(yǎng)方法對嬰兒腸道菌群進(jìn)行定量檢測,近年來隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們采用16S rDNA技術(shù)對腸道中雙歧桿菌、梭狀芽孢桿菌、類桿菌等優(yōu)勢菌進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)此項技術(shù)可以檢測生后2個月以內(nèi)嬰兒糞便中10%尚未鑒定的菌種,1歲小兒糞便中30%尚未鑒定的菌種。
腸道菌群與宿主的和諧、穩(wěn)定的關(guān)系是健康的基礎(chǔ)。腸道菌群分泌的一些“物質(zhì)”可以抑制宿主體內(nèi)的致病菌及其代謝產(chǎn)物對宿主的危害。復(fù)合物質(zhì)如共軛亞油酸(CLA),短鏈脂肪酸(SCFA)和γ-氨基丁酸(GABA),在防治某些疾病如腫瘤、肥胖癥、心血管疾病方面發(fā)揮重要作用。但微生物對宿主發(fā)揮作用的生物化學(xué)通道,目前我們認(rèn)識不太深刻,因為缺乏對相應(yīng)基因檢測的手段。大量研究證實在生命早期腸道菌群的定植可影響免疫系統(tǒng)的成熟。所以,新生兒時期腸道菌群的早期定植對腸道免疫應(yīng)答乃至系統(tǒng)免疫的發(fā)育都是至關(guān)重要的。有研究表明應(yīng)用抗生素可影響機(jī)體健康,增加免疫相關(guān)性疾病的發(fā)生如濕疹、過敏性鼻炎、炎癥性腸?。↖BD)等。一些研究表明,患有過敏性濕疹的兒童腸道菌群構(gòu)成與正常兒童不同,與成人比較而言嬰兒腸道菌群構(gòu)成更易發(fā)生變化,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,提示人們在嬰兒時期飲食中加入益生菌可以避免上述問題的發(fā)生。目前益生菌和益生元廣泛應(yīng)用于嬰兒奶粉中,大量研究證實它們可以刺激雙歧桿菌生長,改變腸道菌群結(jié)構(gòu),因此可以作為預(yù)防和治療某些疾病的手段。
新生兒從出生時腸道無菌到生命第一天出現(xiàn)細(xì)菌定植,以及2歲后飲食結(jié)構(gòu)的改變,從單一的母乳或人工喂養(yǎng)逐漸過渡到吃固體食物,其腸道菌群也發(fā)生了重大變革,腸道菌群結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多樣性變化,結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定,接近成人結(jié)構(gòu)。由于新生兒出生時腸道內(nèi)早期定植的需氧菌和兼性厭氧細(xì)菌如腸桿菌,鏈球菌和葡萄球菌,具有潛在致病性,也有可能成為有害菌種,當(dāng)機(jī)體處于健康狀態(tài)下,腸內(nèi)微生物與宿主之間處于協(xié)調(diào)、平衡狀態(tài)時這些菌不致病。專性厭氧細(xì)菌如雙歧桿菌、梭狀芽孢桿菌、類桿菌等的大量定植對嬰兒腸道的成熟發(fā)揮重要作用。分娩過程中的“過度無菌”環(huán)境減少了母嬰間細(xì)菌的暴露,改變了細(xì)菌定植模式,使首先定植的菌種成為皮膚源性葡萄球菌,而不再是腸道中的腸桿菌。

二、腸道正常菌群的來源

嬰兒腸道微生物的起源一直是學(xué)術(shù)界爭論的焦點。目前存在兩種假設(shè):一是嬰兒腸道初始微生物來源于母體的產(chǎn)道;另一種是認(rèn)為來源于所接觸的周圍環(huán)境。嬰兒出生后幾個小時內(nèi),母體產(chǎn)道、分泌物和排泄物中的微生物通常是嬰兒腸道初始定植菌的來源。目前認(rèn)為雙歧桿菌是嬰兒腸道正常菌群的優(yōu)勢菌,盡管母體雙歧桿菌對嬰兒雙歧桿菌的定植有重要影響,但仍不清楚是否有某些特定雙歧桿菌菌珠直接由母體傳遞給嬰兒。比利時學(xué)者應(yīng)用MLST(multiple locus sequence typing,多位點序列分型)和AFLP(amplified fragment length polymorphism,擴(kuò)增片段長度多態(tài)性)技術(shù)檢測8對母嬰體內(nèi)分離出來糞便標(biāo)本,證實母體和嬰兒糞便中分離出的11株長雙歧桿菌長型亞種具有極高同源性,結(jié)果顯示,雙歧桿菌長型亞種能夠從母體轉(zhuǎn)移到新生兒腸道,表明新生兒腸道中的細(xì)菌來源于母體。Mikami也證實嬰兒腸道雙歧桿菌的源于母體的傳遞。印度科學(xué)家Pandey首次對母體、嬰兒糞便中真核微生物群進(jìn)行比較,選擇了兩名母乳喂養(yǎng)兒和兩名配方奶粉喂養(yǎng)兒及他們母親的志愿者為研究對象,發(fā)現(xiàn)嬰兒腸道中不含真核微生物,而他們母親的腸道中含有一定數(shù)量的真核微生物,這些真核微生物包含酵母菌屬和一些真菌屬,其中一些真核微生物是導(dǎo)致臨床疾病的潛在致病菌。研究表明真菌不是由母體轉(zhuǎn)移到嬰兒體內(nèi)的。
大部分嬰兒生后均采用母乳喂養(yǎng),學(xué)者提出了乳汁中微生物群落的多樣性對新生兒腸道菌群的建立及健康是否產(chǎn)生直接影響?采用分子生物學(xué)技術(shù)的眾多研究證實嬰兒腸道內(nèi)的某些菌株與母乳中的某些菌株同源性極高。Cabrera通過焦磷酸測序和q-PCR技術(shù)(quantitative-polymerase chain reaction)對18位母親(不同BMI、體重和分娩方式)的乳汁中微生物群落在3個時間點的動態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)整個泌乳期母乳的微生物群落一直在發(fā)生變化,魏斯菌、明串珠菌、葡萄球菌、鏈球菌和乳球菌在人初乳中占絕對優(yōu)勢,產(chǎn)后1個月和6個月乳樣中韋榮球菌、纖毛菌屬和普氏菌顯著增加;肥胖母親乳汁與正常體重母親乳汁細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)不同,呈多樣性銳減;接受剖宮產(chǎn)母親乳汁與正常陰道分娩母親乳汁的細(xì)菌菌群構(gòu)成也大不一樣,表明母體的生理特征及母乳的微生物多樣性會直接影響嬰兒腸道菌群的建立。此外,喂養(yǎng)方式也是影響嬰兒腸道菌群建立的重要因素,直接影響腸道微生物區(qū)系的穩(wěn)定性。李曉敏采用Illumina測序技術(shù)對24份1~6個月母乳喂養(yǎng)組和人工喂養(yǎng)組的嬰兒糞便中細(xì)菌16S rRNA V6可變區(qū)進(jìn)行序列測定,結(jié)果表明所有測試樣本均以厚壁菌門和變形菌門為優(yōu)勢菌門,在科水平上主要以腸桿菌科為優(yōu)勢菌科。在母乳喂養(yǎng)兒腸道菌群中韋榮球菌科和擬桿菌科是優(yōu)勢菌,相對豐度(21.42%和12.82%)明顯高于混合喂養(yǎng)組(3.65%和4.32%)和人工喂養(yǎng)組(3.25%和0.04%);雙歧桿菌科數(shù)量僅占總菌數(shù)的8.16%,高于混合喂養(yǎng)組(6.16%)和人工喂養(yǎng)組(1.48%),表明不同喂養(yǎng)方式嬰兒腸道菌群構(gòu)成存在顯著性差異。

三、新生兒早期腸道細(xì)菌“移位”現(xiàn)象

腸道是人體巨大的細(xì)菌庫,健康狀態(tài)下因其完善的微生態(tài)平衡、完整的腸黏膜屏障和成熟的免疫功能,這些細(xì)菌被有效地限制于腸道內(nèi),但在某些因素影響下,正常居住在腸道中的原籍菌可穿過相對完整的腸黏膜上皮進(jìn)入組織,到達(dá)腸系膜淋巴結(jié)、器官和血流,可引起腸源性感染,腸道內(nèi)細(xì)菌向腸外組織遷移這一現(xiàn)象稱為細(xì)菌移位。大量臨床研究證明細(xì)菌移位是危重癥患者促發(fā)多臟器功能衰竭的重要因素之一。近年來動物實驗表明健康動物在新生早期普遍存在細(xì)菌移位現(xiàn)象,并認(rèn)為這種腸道細(xì)菌移位是誘發(fā)新生兒感染性疾病的潛在原因。
1. 細(xì)菌移位部位
新生早期移位細(xì)菌主要來自腸道定植菌,腸道細(xì)菌穿過相對完整的腸黏膜進(jìn)入其他組織。胃腸道不同部位所含細(xì)菌種類、數(shù)量不同,小腸上部微生物數(shù)量少,與胃酸對微生物的殺滅及空腸蠕動速度快、微生物停留時間短有關(guān),從回盲瓣始腸道細(xì)菌數(shù)量逐漸增多,此環(huán)境的酸堿度(pH)、氧化還原電位(Eh)有利于厭氧菌生長。Urao等觀察新西蘭兔小腸、大腸細(xì)菌定植和細(xì)菌移位現(xiàn)象發(fā)現(xiàn),大腸細(xì)菌定植早于小腸約3~5天,大腸開始細(xì)菌定植時沒有細(xì)菌移位發(fā)生,小腸開始細(xì)菌定植后部分動物出現(xiàn)細(xì)菌移位。目前許多學(xué)者把小腸尤其是回腸末端作為研究細(xì)菌移位時腸道菌群變化的部位。
2. 新生早期移位細(xì)菌種類
腸道中存在的眾多種細(xì)菌,并不是每一種細(xì)菌均可發(fā)生移位。Steffen等觀察悉生小鼠腸道單一細(xì)菌定植及向腸外組織移情況,G -腸桿菌移位率最高、數(shù)量最多,G +球菌次之,專性厭氧菌移位率最低。Wenzl等的試驗表明,G +腸球菌腸道中定植早于G -腸桿菌,但G -桿菌定植后其移位量很快超過前者成為主要移位菌。Alvery和Duffy等發(fā)現(xiàn),具有腸毒性的G -桿菌易黏附于腸黏膜上,破壞腸上皮細(xì)胞,使腸壁通透性增加,易發(fā)生細(xì)菌移位。不同細(xì)菌移位能力與其侵襲力、細(xì)菌間相互作用及機(jī)體免疫力有關(guān),移位能力G -桿菌>G +球菌>厭氧菌。
3. 新生早期細(xì)菌移位發(fā)生機(jī)制
關(guān)于細(xì)菌從相對完整腸壁轉(zhuǎn)移至其他組織器官,目前機(jī)制不十分清楚。Wels等提出假說,巨噬細(xì)胞在腸道細(xì)菌移位中起關(guān)鍵作用,巨噬細(xì)胞吞噬腸道細(xì)菌,并不將其殺滅,腸道菌存活于巨噬細(xì)胞內(nèi)并被攜帶至腸系膜淋巴結(jié),細(xì)菌從死亡或垂死的巨噬細(xì)胞釋放出來,隨淋巴循環(huán)播散全身。此假說的依據(jù),一方面是發(fā)生移位的細(xì)菌是在巨噬細(xì)胞內(nèi)存活的細(xì)菌,而無自身能動性的腸道微粒(如酵母菌、鐵蛋白、淀粉)在消化數(shù)小時后被巨噬細(xì)胞吞噬、攜帶而穿出腸壁。免疫調(diào)節(jié)物質(zhì)可改變細(xì)菌的移位率。Deitch等重現(xiàn)腸道內(nèi)帶熒光標(biāo)記的大腸埃希菌首先出現(xiàn)在腸系膜淋巴結(jié)中,再移位至別的器官。Doffy認(rèn)為腸道厭氧菌可抵御巨噬細(xì)胞的吞噬,即使被吞噬,也易在細(xì)胞內(nèi)殺滅不被攜帶發(fā)生移位。
4. 影響新生兒早期細(xì)菌移位的因素
①母乳:母乳是嬰兒最佳天然食品,為其生長發(fā)育提供全面均衡營養(yǎng)。大量研究證明母乳可有效防止細(xì)菌移位發(fā)生。Yaj ima等發(fā)現(xiàn),人工喂養(yǎng)鼠的細(xì)菌移位率明顯高于母乳喂養(yǎng)鼠,這與母乳中所含大量免疫物質(zhì)有關(guān),它們通過不同方式阻止細(xì)菌移位發(fā)生:腸道致病菌被sIgA覆蓋,限制它們的移動并抑制腸道細(xì)菌移位發(fā)生;含有乳鐵蛋白,其完整的分子和片段均具有殺菌活性。大量細(xì)胞因子如IL-1、IL-4、IL-5、IL-10和大量粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞可降低免疫缺陷鼠的感染;含有寡糖、糖蛋白和糖脂,致病菌通過識別細(xì)胞膜表面糖類蛋白粘連物而黏附于宿主黏膜細(xì)胞,低聚糖所表達(dá)的糖鏈序列與腸上皮表達(dá)的糖脂,糖蛋白的糖鏈結(jié)構(gòu)相似,可作為受體類似物競爭結(jié)合致病菌,減少腸黏膜的黏附,阻止細(xì)菌移位的發(fā)生。母乳中其他物質(zhì)能促進(jìn)腸黏膜的發(fā)育。②微生態(tài)制劑:雙歧桿菌是腸道優(yōu)勢菌,與腸黏膜上皮細(xì)胞結(jié)合占據(jù)腸黏膜表面形成生物屏障阻止致病菌和條件致病菌入侵;發(fā)酵糖產(chǎn)生醋酸、乳酸,降低腸道內(nèi)pH和Eh,抑制致病菌生長;產(chǎn)生細(xì)胞外糖苷酶,降解腸黏膜上皮細(xì)胞復(fù)雜多糖,而這些多糖既是潛在致病菌的受體,又是細(xì)菌毒素的受體,通過此酶的作用阻止?jié)撛谥虏【捌涠舅貙δc黏膜上皮細(xì)胞的黏附;激活巨噬細(xì)胞吞噬活性,提高機(jī)體抗感染能力。Duffy等發(fā)現(xiàn),添加雙歧桿菌制劑的乳鼠不發(fā)生細(xì)菌移位。Locascio等也證明了口服雙歧桿菌制劑的新生鼠,其細(xì)菌移位率明顯下降。Lee 等發(fā)現(xiàn)口服乳酸桿菌制劑后新生兔的細(xì)菌移位率降低。學(xué)者提出新生早期應(yīng)用微生態(tài)制劑輔助腸道微生態(tài)平衡建立,預(yù)防感染性疾病發(fā)生還需要做更多的臨床研究。③免疫活性物質(zhì):sIgA可減低新生動物腸源性感染,提高腸道局部sIgA水平是防止發(fā)生腸道細(xì)菌移位的措施。④抗生素:不同藥動學(xué)特性、不同劑量、不同給藥途徑均可影響腸道厭氧菌數(shù)量,嚴(yán)重者可致菌群失調(diào)??股嘏c免疫抑制劑同時應(yīng)用,可使健康大鼠出現(xiàn)嚴(yán)重的細(xì)菌移位,甚至發(fā)生敗血癥??股厥峭ㄟ^改變腸道菌群結(jié)構(gòu)比例,延遲微生態(tài)平衡建立,削弱了厭氧菌對細(xì)菌移位的抑制作用,加劇細(xì)菌移位程度,是引發(fā)內(nèi)源性腸道感染的潛在因素。
新生早期腸道細(xì)菌移位現(xiàn)象具有普遍性和一過性,與新生兒腸道微生態(tài)平衡的建立,腸黏膜發(fā)育狀況及免疫功能有密切關(guān)系。為減少細(xì)菌移位現(xiàn)象發(fā)生,降低新生早期感染性疾病的發(fā)生率和死亡率,建議大力提倡母乳喂養(yǎng);對早產(chǎn)兒、剖宮產(chǎn)兒、母乳不足或人工喂養(yǎng)兒,生后可適量口服活菌制劑,幫助其腸道菌群平衡的建立;對于無明確感染證據(jù)的新生兒,尤其是早產(chǎn)兒慎用抗生素。

四、腸道正常菌群的演替

嬰兒期腸道正常菌群的演替大致經(jīng)歷了以下四個階段。
1. 新生兒生后腸道正常菌群建立時期
胎兒腸道在羊膜破裂前是無菌的,出生后接觸了大量的細(xì)菌,其主要來源是母體和周圍環(huán)境。陰道分娩時,新生兒接觸了母體陰道和會陰區(qū)大量細(xì)菌,獲得了與母體相同的菌群,母體陰道菌群的種類和數(shù)量與新生兒腸道菌群非常接近,主要是鏈球菌、葡萄球菌、桿菌、厭氧球菌、類桿菌、丙酸桿菌和真菌。新生兒生后的污染程度與母親陰道微生物數(shù)量密切相關(guān),研究發(fā)現(xiàn)來自母體陰道、會陰區(qū)的微生物可以進(jìn)入小兒的消化道,陰道分娩兒胃內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)能反映出母親宮頸的菌群狀況。新生兒出生后同樣接觸了母親或醫(yī)務(wù)人員的手、皮膚和周圍環(huán)境,加之生后自主呼吸、啼哭、吸奶等因素,致使生后數(shù)小時,腸道內(nèi)即有細(xì)菌的定植。新生兒腸道的有氧環(huán)境導(dǎo)致最初定植的是需氧菌,需氧菌定植繁殖后逐漸消耗腸道內(nèi)氧氣,降低氧化還原電位,為厭氧菌的定植提供了良好的環(huán)境。張琳在1996年曾對足月健康新生兒生后腸菌群定植進(jìn)行了動態(tài)觀察發(fā)現(xiàn),生后第1天即有大腸埃希菌的定植,雙歧桿菌在生后第4天出現(xiàn),逐漸超過大腸埃希菌成為優(yōu)勢菌。
2. 哺乳期(包括母乳喂養(yǎng)或人工喂養(yǎng)兒)
學(xué)者對這一時期腸菌群演變的研究結(jié)論各異。對哺乳期小兒腸菌群結(jié)構(gòu)的研究表明,生后1周左右腸道內(nèi)含有大量的雙歧桿菌、腸球菌和腸桿菌,1個月后,雙歧桿菌為優(yōu)勢菌,并伴有其他微生物的生長。德國對生后第7天嬰兒糞便菌群的研究發(fā)現(xiàn),89%的嬰兒檢測到雙歧桿菌,這種優(yōu)勢持續(xù)約4個月,同時發(fā)現(xiàn)大量腸桿菌、腸球菌、類桿菌和乳桿菌??傊?,在生后1周左右小兒糞便中含有大量的腸桿菌、腸球菌和葡萄球菌,隨著時間遷移其數(shù)量逐漸減少,代之以雙歧桿菌數(shù)量的逐漸升高,類桿菌數(shù)量較雙歧桿菌低,乳桿菌數(shù)量隨時間的推移逐漸增多。
3. 添加輔食時期
母乳喂養(yǎng)兒添加輔食時腸菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,表現(xiàn)在腸球菌和類桿菌數(shù)量增加,腸桿菌和雙歧桿菌持續(xù)存在,這種變化與糞便pH密切相關(guān);人工喂養(yǎng)兒添加輔食時這一變化很小,因為他們腸道內(nèi)已存在大量的需氧菌和類桿菌。
嬰兒斷奶后進(jìn)入最初的固態(tài)食物攝入期:這個時期對于脆弱并極其不穩(wěn)定的嬰兒腸道菌群來說無疑是存在風(fēng)險的。在這一階段,一些嬰兒會出現(xiàn)腹脹、腹瀉等腸道綜合性疾病。4個月后是否添加輔食對嬰幼兒腸道菌群及定植抗力無顯著影響,但數(shù)據(jù)顯示特征是添加輔食后腸道菌群數(shù)量增加,尤其是乳酸菌、腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的增加比例相對較大,這與輔食添加時期的腸道菌群演變特點相一致。對于4~6個月嬰兒來說,輔食添加對生長發(fā)育的需求和腸道正常菌群的演替非常重要。張水平對嬰幼兒腸道菌群與嬰兒輔食狀況的研究發(fā)現(xiàn),攝入食物種類中豆類食物能提高腸道雙歧桿菌、乳酸菌數(shù)量;蛋類食物能減少腸桿菌和擬桿菌數(shù)量,提高腸道定植抗力;水果類食物能降低腸道產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量。各種營養(yǎng)素與腸道菌群的單因素相關(guān)分析結(jié)果表明,腸道中雙歧桿菌有促進(jìn)作用的是從輔食中攝入的維生素E,對乳酸菌有促進(jìn)作用的是攝入的尼克酸、維生素E、鉀、鈉、鐵、銅、輔食脂肪。而輔食中維生素A與腸道雙歧桿菌、乳酸菌、腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌都表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān),隨著維生素A攝入量的增加,4種菌會減少;而在添加輔食組,乳類食物中的維生素A、鈣、磷的攝入能增加腸道擬桿菌的數(shù)量。攝入的碘能降低腸道產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量。經(jīng)過多因素分析后發(fā)現(xiàn)真正對腸道菌群平衡有顯著促進(jìn)作用的營養(yǎng)素是維生素E、碘,而攝入的維生素A仍表現(xiàn)為反作用,維生素E能提高雙歧桿菌和乳酸菌的數(shù)量,碘能抑制腸道的產(chǎn)氣莢膜梭菌增殖。在對腸道定植抗力的影響中,腸道定植抗力受損嬰幼兒從輔食中攝入的營養(yǎng)素除維生素A外,如膳食纖維、B族維生素及鉀、磷等礦物質(zhì)均低于腸道定植抗力正常的嬰幼兒,說明這些營養(yǎng)素對提高腸道定植抗力有很大的作用。多因素回歸分析顯示對腸道定植抗力有促進(jìn)作用的膳食營養(yǎng)素有錳,有反向作用的仍為維生素A。
4. 嬰兒斷奶時期
斷奶后小兒的腸菌群結(jié)構(gòu)越來越接近成人菌群。對愛沙尼亞和瑞典小兒斷奶后菌群結(jié)構(gòu)的對比觀察發(fā)現(xiàn),兩國斷奶嬰兒糞便中均含有大量的腸球菌、雙歧桿菌和類桿菌,腸桿菌數(shù)量很少,愛沙尼亞兒童乳桿菌數(shù)量高于瑞典兒童。對10~18個月斷乳小兒糞便菌群的研究發(fā)現(xiàn)其構(gòu)成不同于成人,主要含有大量的雙歧桿菌、腸桿菌和腸球菌,部分小兒糞便中分離到乳桿菌??傊?,嬰兒后期逐漸斷乳后,其腸道雙歧桿菌數(shù)量有所下降,而腸道pH隨之有所升高,類桿菌、消化球菌、真桿菌、梭菌、乳桿菌、鏈球菌等數(shù)量有所增加。至此,腸道菌群結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定,這種狀態(tài)維持整個兒童期和青壯年期。

五、腸道菌群建立與相關(guān)疾病發(fā)生關(guān)系

新生兒出生時胃腸道內(nèi)無菌,免疫系統(tǒng)也幾乎沒有發(fā)育,隨著腸內(nèi)種類繁多細(xì)菌的初始定植,免疫系統(tǒng)也開始發(fā)育成熟。許多研究表明,嬰兒出生時外界細(xì)菌的定植對宿主免疫系統(tǒng)的建立,以及今后胃腸代謝疾病的預(yù)防起著重要的作用。Palmer等研究表明,嬰兒腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)存在個體化差異,隨著嬰兒的生長發(fā)育和身體內(nèi)在和外在眾多因素影響,腸道菌群結(jié)構(gòu)的波動更為顯著,因此腸道菌群的正常構(gòu)成對于維持嬰兒腸道代謝等平衡方面是十分重要的。Vael應(yīng)用DGGE技術(shù)觀察了嬰兒腸道菌群結(jié)構(gòu)與哮喘病的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)患有哮喘病嬰兒腸道菌群的DGGE膠圖中發(fā)現(xiàn)1條與哮喘病相關(guān)的特異性條帶,將條帶進(jìn)行回收測序,鑒定為球狀梭菌,而且脆弱擬桿菌也與哮喘病發(fā)生密切相關(guān),結(jié)論認(rèn)為從生后第3周糞便樣品中分離出的球狀梭菌和脆弱擬桿菌是引發(fā)哮喘病的早期指示菌種。該研究結(jié)果為嬰兒早期哮喘疾病的預(yù)測與診斷帶來新理念。過敏性濕疹是嬰兒期常見病、多發(fā)病。Nylund等應(yīng)用基因芯片技術(shù)對患有過敏性濕疹嬰兒的腸道菌群的構(gòu)成和多樣性進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn),患有過敏性濕疹嬰兒腸道菌群的多樣性比健康嬰兒更為復(fù)雜,在6個月時,兩組嬰兒腸道菌群沒有差異,至第18個月時,兩組嬰兒腸道菌群差異顯著,健康嬰兒腸道中擬桿菌數(shù)量是濕疹病嬰兒的3倍,患病嬰兒腸道中梭菌屬數(shù)量顯著增加。營養(yǎng)不良是影響發(fā)展中國家學(xué)齡前兒童健康的一種常見疾病,其不良后果包括長期腹瀉、短腸綜合征、吸收不良綜合征和免疫系統(tǒng)低下等癥狀。由于新生兒腸黏膜屏障功能和腸道免疫系統(tǒng)不成熟,很難阻止食物中有些蛋白質(zhì),特別是牛乳蛋白,穿透腸壁進(jìn)入血液引起過敏。以長鏈多不飽和脂肪酸為代表的某些脂肪及益生菌可作為免疫調(diào)節(jié)劑,通過對腸道屏障的保護(hù),從而下調(diào)炎癥反應(yīng),預(yù)防過敏。有研究表明,提供長鏈多不飽和脂肪酸、抗氧化劑和具有免疫原性且能透過腸壁的特殊蛋白質(zhì)碎片,再加上益生菌,可模擬健康嬰兒腸道的免疫狀況,預(yù)防過敏。Gupta采用宏基因組學(xué)的方法分析了營養(yǎng)不良兒童和健康兒童腸道微生物群落結(jié)構(gòu)的差異,發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)不良兒童糞便中含有大量引起腸吸收功能障礙的腸溶性病原體,最終導(dǎo)致對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收不良,而且鑒定出的這些少量腸溶性病原體能夠引起整個宿主腸道代謝功能紊亂,首次系統(tǒng)闡述了營養(yǎng)不良兒童腸道微生物的群落結(jié)構(gòu),拓展了人們對兒童營養(yǎng)不良的理解,營養(yǎng)不良不僅與營養(yǎng)物質(zhì)的缺失有關(guān),而且還與腸道微生物的群落平衡息息相關(guān)。對于早產(chǎn)兒,特別是極低出生體重兒來說,NEC是一種相當(dāng)嚴(yán)重的疾病,可由多種原因引起。NEC的發(fā)生主要與早產(chǎn)、經(jīng)腸喂養(yǎng)及腸道菌群三方面有關(guān)。母乳喂養(yǎng)之所以能夠減少NEC的發(fā)生,不僅在于母乳中的營養(yǎng)物質(zhì)容易被消化吸收,更在于母乳喂養(yǎng)過程保證嬰兒健康腸道菌群的建立,促進(jìn)了腸道成熟和減輕炎癥反應(yīng)。嬰兒腸道菌群定植和建立的初始階段,免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善,除了上述常見的代謝類疾病外,還易患某些細(xì)菌類疾病,如流感、肺炎等。針對這些細(xì)菌類疾病,在臨床上大多數(shù)采用注射或者口服抗生素類藥物方法,然而眾多研究表明抗生素的使用會對嬰兒腸道菌群的建立產(chǎn)生不可逆的破壞作用,會造成嬰兒腸道菌群的比例嚴(yán)重失調(diào)以及不敏感菌的數(shù)量再次增多的不良后果,甚至造成新型的耐藥基因污染環(huán)境。嬰兒出生后腸道菌群的建立可增強(qiáng)腸道屏障功能,避免腸腔內(nèi)抗原和細(xì)菌的侵襲。廣譜抗生素能改變腸道菌群,從而有可能導(dǎo)致腸壁屏障功能受損。新生兒早期接受抗生素治療明顯延緩腸道內(nèi)雙歧桿菌和乳酸桿菌的定植,并且耐抗生素的條件致病菌有可能取而代之。現(xiàn)在越來越多的研究表明,嬰兒腸道內(nèi)早期定植的菌群與成年期健康密切相關(guān)。盡可能減少在圍產(chǎn)期應(yīng)用抗生素,不僅利于嬰兒腸道菌群的建立,而且也利于對成年期健康的保護(hù)。Dethlefsen研究團(tuán)隊?wèi)?yīng)用454焦磷酸測序技術(shù)研究了抗生素環(huán)丙沙星對3名志愿者腸道菌群的影響,結(jié)果表明在服用抗生素的3~4天以及停止服用后1周內(nèi),志愿者腸道菌群多樣性銳減,而后開始恢復(fù),但很難恢復(fù)到服用環(huán)丙沙星前的水平,指出環(huán)丙沙星的攝入直接導(dǎo)致一些腸道細(xì)菌不可逆的丟失。由此可見,抗生素類藥物是一把雙刃劍,在治療疾病的同時,也直接導(dǎo)致腸道菌群的失衡,從而引起腹瀉等常見副作用。瑞典科學(xué)家Jakobsson應(yīng)用454焦磷酸測序和末端限制性片段長度多態(tài)性分析(terminal restriction fragment length polymorphism)技術(shù),對感染幽門螺旋桿菌后接受克拉霉素和甲硝唑類藥物治療的志愿者的咽喉菌群及腸道菌群進(jìn)行監(jiān)測,結(jié)果表明短期抗生素攝入會導(dǎo)致咽喉菌群和腸道菌群多樣性銳減,其中放線菌門多樣性顯著降低。當(dāng)不再服用該抗生素后,志愿者咽喉菌群和腸道菌群基本可以恢復(fù)到服用前的結(jié)構(gòu),但4年后一些大環(huán)內(nèi)酯類抗性基因仍可被檢測到,佐證了即使短期服用抗生素也會嚴(yán)重干擾人體正常菌群的結(jié)構(gòu)。上述研究均實施于成年人。成年人腸道菌群多樣性豐富且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,即便是這樣,抗生素的攝入也會極大程度地破壞成年人腸道菌群的和諧穩(wěn)定。由此可以推斷抗生素對嬰兒腸道菌群的干擾必將更加猛烈,造成更多不可逆的改變。鑒于此,在治療嬰幼兒細(xì)菌類疾病的過程中,可嘗試應(yīng)用益生菌代替抗生素或者應(yīng)用益生菌類食品幫助減輕抗生素類藥物的副作用。
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