婴幼儿不同月龄肠道微生物差异及相关疾病预防/治疗研究进展

时间:2020-06-05 15:11:44     浏览:473 

婴幼儿不同月龄肠道微生物差异及相关疾病预防/治疗研究进展

来自:湖南英氏营养食品有限公司 作者:刘阳 戴志勇 李梦怡 王若晖
  • 摘要:肠道微生物与机体健康息息相关,婴幼儿肠道微生物是一个动态的体系,从胎儿期到36个月会受到不同因素的影响。越来越多的研究表明,婴幼儿不同月龄的肠道微生物种类和数量不同,其对婴幼儿当下和长期健康都有影响,有针对性地调节婴幼儿肠道微生物平衡能更好地维持婴幼儿机体健康。
  • 关键词:婴幼儿; 肠道微生物; 疾病;健康; 益生菌

 

肠道是人体消化吸收的重要场所和最大的免疫器官,在维持正常免疫防御功能中有着极其重要的作用[1]。人体肠道微生物多达100万亿,它包括细菌、真菌、病毒和古菌等,这群微生物依靠宿主生活,同时帮助宿主完成多种生理生化功能,是相互作用、相互影响的统一整体,很多疾病与肠道菌群失调息息相关[2]。二十年前就有研究发现,不同月龄的婴幼儿肠道微生物是一个非常复杂的动态演替过程[3],来自麦克玛斯特大学的研究指出婴儿期是机体肠道微生物定植的关键时期,直到宝宝3岁左右才会建立起动态平衡的肠道微生物群落,它们可能能保护婴幼儿免于病原体的感染[4],2018年10月《Nature》上公布了迄今为止最大规模的婴幼儿临床微生物研究结果,指出不同月龄的婴幼儿肠道菌群构成不同,其变化会有三个不同的阶段:发育阶段(3-14个月龄),过渡阶段(15-30个月龄)和稳定阶段(31-46个月龄),直到宝宝2岁半才能建立健康的肠道微生态平衡[5]。因此,本文对国内外婴幼儿不同月龄肠道微生物差异以及相关疾病的预防改善研究进行论述,以期为不同月龄的婴幼儿肠道微生态改善和相关疾病的预防提供参考。

 

1. 婴幼儿不同月龄肠道微生物差异及影响因素

 

目前婴幼儿肠道微生物正常定植的时间和微生物类群已较明确,不同月龄的婴幼儿肠道微生物存在差异,王瑞对陕西地区的研究发现0-6月的婴幼儿肠道中双歧杆菌属含量显著高于6-12个月和12-36个月龄幼儿,乳杆菌种样品量级少于6-12个月和12-36个月龄幼儿[6]。但是影响差异的因素是多种的,已知的有种族、母体、胎龄、分娩方式、喂养方式、生活环境、抗生素、益生菌、益生元、有害病菌等,其影响力在婴幼儿的不同月龄阶段也是不同的。

 

1.1 胎儿期

随基因测序技术的发展,越来越多的研究在第一次胎粪中就发现了细菌,怀孕期间,在胎盘、羊水中也可检测到低丰度的微生物群落[7],说明母体和遗传对婴儿肠道微生物会有影响。张秋雪等人比较了汉族和藏族母乳喂养的健康婴儿肠道微生物,发现汉族婴儿的放线菌门相对丰度较高,而藏族则以厚壁菌门为主,且两组间的厚壁菌门差异显著[8]。芬兰和西班牙的科学家从15对母亲-婴儿收集孕产妇粪便、胎盘、羊水、初乳、胎粪和婴儿粪便标本,检查产前和新生儿肠道菌群的转移和定植,也发现怀孕期间有细菌通过胎盘和羊水进入胎儿的肠道,或成为其肠道内最早定植细菌的来源[9],并且母体肠道微生物群落发生改变会引起胎儿肠道微生物群落的改变,可能确存在母-胎之间微生物的传输通路[10],母体的细菌分子也很可能在母源抗体的帮助下传递给后代[11],而吕莉娟等人结合母体肠道微生态失衡的影响研究,发现孕妈肠道菌群可通过血液等途径转移至子宫内,再经胎盘血液循环和羊水等途径转移至胎儿肠道,同时对其子代肥胖、神经系统发育异常和血压调节产生不同影响[12]。因此,维持孕期妈妈的肠道微生物的良好体系对婴幼儿肠道健康至关重要。

胎龄是婴儿出生前在妈妈子宫内呆的时长,有研究表明,足月阴道分娩儿肠道菌群主要为放线菌门、变形菌门、拟杆菌门和少量厚壁菌门;早产阴道分娩儿主要为厚壁菌门、软壁菌门和少量放线菌门[13]。在肠道微生物丰富度上胎龄小的婴儿更低,个体差异也更大[14],且更利于需氧及兼性厌氧菌的过度生长及外袭菌的侵入,感染发生率高[15]。早产儿的肠道功能未发育成熟,免疫系统的建立和成熟的滞后,其患病几率大大提高,增加对早产儿肠道微生物的特别关注或许可以提高早产儿的健康。

 

1.2  0-6月龄

分娩为婴儿第一次接触大面积微生物的阶段,不同的分娩方式导致微生物群落在婴幼儿肠道内的早期定殖会不同,顺产婴儿第一个月肠道内含有类似母体阴道的微生物群(乳杆菌属),而剖宫产儿更多的是皮肤、环境中的微生物,且剖腹产婴儿在出生时通过菌群移植阴道微生物可以部分恢复[16],此外研究表明剖宫产儿肠道中双歧杆菌的定植和达优势化时间均晚于顺产婴儿,直至生后第6个月时其两组婴儿肠道菌群构成才接近[17]

婴儿刚出生后肠道微生物的变化是非常不稳定的,不同的喂养方式对其肠道微生物影响非常大[18],只要为母乳喂养和人工喂养的区别,但会随着年龄增长会逐渐减小。母乳中含有数量和丰度都高于子宫内环境的细菌群落,这其中包含大量的对生命早期免疫成熟起到重要作用的益生菌种类,如双歧杆菌属[19]。研究表明双歧杆菌和乳杆菌在母乳喂养的婴幼儿肠道中明显较多,而配方粉喂养的婴儿肠道中拟杆菌、肠杆菌、梭菌的相对含量较高[20],有最新研究甚至指出在月龄、分娩方式相同的情况下,0-6月龄顺产婴儿中放线菌门在婴配羊奶粉喂养组占62.98%,远高于母乳喂养组(43.74%),其双歧杆菌丰度也高于母乳喂养组[21]。因此,需提倡母乳喂养,而对于特殊原因只能人工喂养的婴幼儿,可适当补充母乳中的益生菌种类,对于婴儿的健康生长发育及远期疾病预防可能有一定的实效意义。

 

1.3  6-12月龄

婴幼儿6个月左右生长发育加快,所需营养物质增加,辅食的添加必然引起肠道微生物的变化,植物性食物可增加变形菌门和厚壁菌门数量,高脂膳食可增加拟杆菌和放线菌数量[22],且该阶段的消化吸收能力直接影响其发育,辅食的卫生程度和摄食过程的干净卫生也会是肠道微生物变化的影响因子。益生元能选择性地促进结肠内有益菌的生长,摄入添加有益生元的食物会利于肠道有益微生物的生长[23]。研究还发现摄入添加有益生菌的奶粉、辅食能增加婴儿肠道微生物群多样性,补充益生菌(如Bb-12,LGG)可以使人工喂养儿具有与母乳喂养儿相似的肠道微生物群定植模式,从而促进婴儿免疫系统发育、代谢功能和认知功能等的发育,减少相关疾病的发生风险[24]。因此,该阶段对宝宝辅食的重视是关键。

 

1.4  12-36月龄

随着婴幼儿的长大,接触外界环境的机会越来越多,而微生物充斥在我们生活环境的每一个角落,它们可以在人体不同部位定殖。Normand[25]通过一项关于卧室灰尘的研究显示,生活在农场的孩子肠道细菌和真菌的多样性高于只参观过农场或从未去过农场的孩子,可以推断不同的接触环境会影响婴幼儿肠道内微生物差异。肠道微生物是动态平衡的体系,该阶段适当补充能维持肠道微生物平衡的物质会有助于机体健康。

抗生素能杀死部分有害微生生物,但同时也能损坏益生菌,不管在哪个阶段使用抗生素,对婴幼儿肠道微生物都会产生影响。研究表明孕期使用抗生素会对新生儿肠道菌群正常建立产生破坏性作用,大肠埃希菌显著降低,会引发新生儿肠道微生态紊乱[26],双歧杆菌数量一般也会降低,甚至出现腹泻等症状。因此,使用抗生素时及时补充降低了的益生菌种类,可能有助于机体健康的恢复。

 

2.婴幼儿肠道微生物变化与宿主健康

 

影响婴幼儿肠道微生物的因素众多,而婴幼儿时期的宝宝肠道免疫功能不健全,月龄越小,肠道微生态平衡稳定性越脆弱,越容易引起肠道微生态紊乱,导致宿主身体生病[13],黄毅溦指出肠道微生态与婴幼儿的消化系统、免疫系统、脑-肠轴都有关系[27]。关于婴幼儿肠道微生物种类和数量变化对婴幼儿自身及后期健康都的影响研究也越来越深入。

 

2.1 坏死性小肠结肠炎

坏死性小肠结肠炎(NEC)是一种多发于早产儿或患病新生儿的可怕疾病,尚无准确结论表明其与特定的某种细菌相关。众多研究表明肠道菌群紊乱先与NEC发生,但具体如何影响研究结果不尽相同[28,29],有研究者发现健康的母乳喂养可降低此风险,而其中的可能机制是母乳喂养会让宝宝肠道中“长出”一种丙酸杆菌(P.UF1),这种细菌可以增强机体的免疫防御能力,一方面减少病原菌、降低NEC发生的风险;另一方面,在NEC发生以后,它可以控制炎症反应,帮助修复受损的肠道组织、提高了存活率[30,31]

 

2.2 腹泻

腹泻是婴幼儿消化系统感染的常见疾病,也是一类威胁婴幼儿健康的多发性疾病,起因复杂,影响可大可小[32,33]。肠道微生态失衡是导致婴幼儿腹泻发生的主要因素,病原微生物以轮状病毒(RV)为主[34],RV肠炎患儿肠道中双歧杆菌和乳酸杆菌含量在不同月龄阶段均低于健康儿,3月龄阶段RV肠炎患儿肠道中大肠杆菌和肠球菌含量都低,而6月龄和10月龄阶段差异不明显[35]。研究还发现0-1岁腹泻患儿条件致病菌巴黎链球菌数量会显著增加,1-3岁腹泻患儿条件致病菌解没食子酸链球菌、屎肠球菌数量显著增加,长双歧杆菌数量下降[36-37],说明不同年龄段的婴幼儿腹泻时肠道微生物的变化是不一样的,对于其治疗及健康恢复也可能需要建立不同月龄段的肠道菌群参考区间。

 

2.3 过敏

婴幼儿过敏性疾病包括食物过敏、湿疹(多发于0-1岁)、哮喘(1岁以后)等,后期还可能引发过敏性鼻炎,持续时间不定,而过敏性疾病患儿的肠道菌群构成和正常儿童有着明显差异,生命早期肠道菌群的紊乱也先于过敏性疾病发生[38],王茂林指出婴儿出生后0-1月的肠道双歧杆菌及其构建规律可能与过敏性疾病的发生有关,该时期可能是婴儿出生后过敏性疾病的防治关键期[39]。食物过敏的各类症状主要是由于宿主肥大细胞和嗜碱性粒细胞所引起的,研究人员对婴儿粪便样本中的微生物进行了对比分析,发现对牛奶过敏的婴儿粪便与对牛奶不过敏的婴儿粪便微生物之间存在许多差异,且通过移植梭菌属微生物Anaerostipes caccae可防止过敏,说明肠道微生物的改变可能有助于预防和治疗婴幼儿的牛奶过敏[40]。通过分析湿疹婴幼儿肠道菌群与免疫功能的相关性,发现双歧杆菌、乳酸杆菌与免疫因子呈正相关性,大肠杆菌、肠球菌呈负相关,说明湿疹婴幼儿肠道菌群改变,免疫功能会降低[41],且湿疹婴幼儿会存在肠道微生物定植抗力会减弱的现象[42]。哮喘的发病机制与遗传和环境因素有关,儿童肠道早期艰难梭菌的增加会增加哮喘的发生[43],流行病学研究还指出许多与哮喘有关的环境暴露也会改变肠道微生物群的组成[44,45],调节肠道微生物可能有助于治疗和预防哮喘疾病。

 

2.4 肥胖、糖尿病

肥胖被定义为一种慢性疾病,Kozyrskyi研究发现婴幼儿出生后1个月拟杆菌的定殖可以减缓婴儿的生长发育并且和幼儿期的肥胖相关[46],肠道菌群结构和分布会影响婴幼儿能量代谢从而导致儿童肥胖的发生[47]。哈佛医学院医学教授Ramnik Xavier领导的团队研究揭示了肠道微生物与青少年I型糖尿病之间的关联,且制备短链脂肪酸的肠道微生物功能在早发T1D的保护作用方面发挥着重要作用[48]。随着研究的广泛,婴幼儿肠道微生物的定殖和菌群形成对机体的影响可表现为多种症状,其机理性更是错综复杂,对于婴幼儿肠道微生物的深入研究及其对婴幼儿当下及长期的影响关系更需要探讨。

 

3. 益生菌对婴幼儿肠道微生态的调节及相关疾病的预防/治疗

 

当我们对特定疾病条件下肠道微生物群的破坏有了更好的了解后,我们就应该通过预防疾病失调来更有效地预防/治疗疾病[49]。益生菌是指在达到一定数量后能对宿主健康产生有益作用的活的微生物。大量实验证明,益生菌对调节肠道菌群、治疗便秘腹泻、提高免疫力等都有作用,在缓解代谢综合征、神经系统调节等方面也有一定积极意义[50]。生命早期益生菌干预能修饰婴儿肠道微生物群结构,使其模仿或接近母乳喂养儿,促使肠道微生态平衡的早期建立[51]。婴幼儿肠道微生物复杂,益生菌种类繁多,选择最佳的、更安全有效的新型益生菌成为了目前研究的热点[52]

Denkel等人让44个体重小于3斤的早产儿(2004-2014年出生)服用含有嗜酸乳酸杆菌及双歧杆菌的益生菌,结果显示双重益生菌的使用显著降低了坏死性小肠结肠炎(NEC)的发病率及NEC患儿死亡率的风险[53]。刘雨露对两组临床资料进行回顾性分析,经多因素logistic回归分析发现喂服益生菌是非NEC新生儿的有利因子[54]。周智君选取100例婴幼儿期感染性疾病患儿,对照组(50)患儿治疗期间不采用益生菌,观察组(50)给予益生菌,对比2组患儿抗生素相关性腹泻发病情况,并比较2组患儿肠道菌群情况发现益生菌能够有效预防抗生素相关性腹泻[55],其安全性也已被验证[56]。殷道根等人对2008年1月至2018年5月国内外发表的有关孕期及婴幼儿期使用益生菌预防儿童特应性皮炎的随机对照试验研究(干预组和对照组病例分别为3280例和3281例)进行Meta分析发现婴幼儿期补充益生菌有利于预防儿童特应性皮炎的发生,其中使用乳酸杆菌和双歧杆菌混合菌株干预效果显著[57]。Panigrahi等人研究使用植物乳杆菌ATCC 02195+低聚果糖,可降低印度农村新生儿败血症42%[58]

大量研究表明益生菌在调节婴幼儿肠道微生物的失衡上有积极作用,但对于益生菌在婴幼儿疾病中辅助治疗的研究还不够,主要受限于研究对象的局限性及影响因素的复杂性,对于益生菌的使用安全性的评估需要重视。

 

4.结论

 

肠道微生物与健康、疾病之间的关联性已被证实,还可能成为治疗免疫性疾病的新靶点,众多因素影响婴幼儿肠道微生物的定植,且婴幼儿不同月龄段肠道微生物的体系都有差异,若肠道有益菌相对密度减少,有害菌相对密度增加,细菌多样性降低等,都有可能影响婴幼儿当下及后期生长发育的健康[59]。因此,本人认为对于不同月龄段的婴幼儿(包括胎儿期)如何保持肠道微生物健康应区别对待,我们需要更全面、更深入的研究,也需要更安全、更精准定位的产品,特别是补充益生菌时,需要针对性服务。对于如何针对性地恢复健康肠道菌群则是一个需要更广研究的课题,目前已有补充益生菌、粪菌移植的临床研究,新型抗菌肽的概念也已被提出,相信后期会有更多更好的方式。

 

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