極低出生體質(zhì)量?jī)耗c道細(xì)菌定植的研究進(jìn)展

鄭耀，吳軍華

作者單位： 315012 寧波，寧波大學(xué)（鄭耀）；寧波市婦女兒童醫(yī)院（吳軍華）

腸道菌群是指人體腸道內(nèi)所有的細(xì)菌，至少由1 000 種菌種構(gòu)成，約含1014個(gè)細(xì)菌[1]。大量研究表明，腸道菌群對(duì)維持人體的正常代謝和各項(xiàng)生理功能至關(guān)重要，與多種疾病如消化系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、代謝性疾病、自身免疫性疾病及癌癥、炎癥等發(fā)生密切相關(guān)[2-3]。近年來(lái)，隨著圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展和新生兒重癥監(jiān)護(hù)救治水平的提高，出生體質(zhì)量＜1500g 的極低出生體質(zhì)量?jī)海╒LBWI）的救治成功率顯著提高。但由于吸吮力弱，腸黏膜發(fā)育不成熟，免疫功能不完善，加之住院時(shí)間較長(zhǎng)，接受各種侵入性操作較多，這使得VLBWI腸道菌群的早期建立受到極大影響。因此，了解與VLBWI腸道細(xì)菌定植有關(guān)的因素，及時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌定植并采取相應(yīng)措施，將直接關(guān)系到VLBWI 的生存質(zhì)量。

1 早期腸道菌群的建立

過去普遍認(rèn)為胎兒在母體子宮內(nèi)的無(wú)菌環(huán)境中生長(zhǎng)，其腸道內(nèi)也是無(wú)菌的，新生兒腸道細(xì)菌的定植起始于分娩過程及分娩之后。然而，最近的研究結(jié)果對(duì)胎兒腸道“無(wú)菌論”提出了挑戰(zhàn)。Collado 等[4]發(fā)現(xiàn)在孕婦胎盤和羊水中均含有豐富度低、多樣性低的細(xì)菌微生物群，胎兒可能通過吞咽羊水而接觸細(xì)菌，并開始建立腸道菌群。Aagaard 等[5]在胎盤中檢測(cè)到一個(gè)獨(dú)特的微生物群落，由厚壁菌門、軟壁菌門、變形菌門、擬桿菌門和梭桿菌門等非致病性共生菌群組成；Gomez-Arango等[6]的研究也證實(shí)厚壁菌門和變形菌門在人類胎盤微生物群落中占主導(dǎo)地位。而Malmuthuge 等[7]提出，用于測(cè)序的試劑存在細(xì)菌DNA污染的風(fēng)險(xiǎn)，通過設(shè)置無(wú)樣本對(duì)照，利用多種分子方法來(lái)分析綿羊胎兒環(huán)境和胎兒腸道中的微生物群，證實(shí)了妊娠晚期胎兒在子宮內(nèi)是無(wú)菌的，并強(qiáng)調(diào)在分析宿主相關(guān)微生物群時(shí)，特別是在樣本微生物量可能較低的情況下，進(jìn)行適當(dāng)校驗(yàn)的重要性。腸道細(xì)菌的定植究竟是始于子宮內(nèi)還是分娩時(shí)目前仍存在爭(zhēng)議。

新生兒腸道細(xì)菌定植是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程。隨著時(shí)間的變化和環(huán)境的影響，菌種變化不太穩(wěn)定且個(gè)體之間存在差異性。分娩時(shí)嬰兒接觸母體糞便和陰道細(xì)菌，需氧菌及兼性厭氧菌通過上下腔系迅速定植。在出生后1 ～2 周內(nèi)以雙歧桿菌、志賀氏桿菌、球菌及假單胞菌等為主。從母乳喂養(yǎng)到斷奶階段中，厭氧菌在腸道逐步形成較高的多樣性和優(yōu)勢(shì)，包括擬桿菌、普氏菌及梭菌屬細(xì)菌等[8]。嬰兒期腸道細(xì)菌不斷豐富，其中雙歧桿菌、鏈球菌、乳球菌和乳桿菌占主導(dǎo)地位，有助于葉酸生物合成和腸道內(nèi)皮細(xì)胞的新陳代謝[9]。直到18 ～24 個(gè)月齡，腸道菌群才類似于極其密集和復(fù)雜的成人型菌群。

2 影響腸道細(xì)菌定植的因素

與足月兒相比，早產(chǎn)兒尤其是VLBWI，其腸道菌群的組成有很大的不同，比如細(xì)菌多樣性降低，定植延遲，潛在與新生兒壞死性小腸結(jié)腸炎（NEC）相關(guān)的病原體增加等。此外，腸道菌群定植更易受一些普遍存在的因素的干擾，這些因素包括分娩方式、抗生素（母親或嬰兒）、胎膜早破時(shí)長(zhǎng)、非腸道喂養(yǎng)、延遲喂養(yǎng)、胎齡、出生體質(zhì)量、居住在病原菌含量豐富的新生兒重癥監(jiān)護(hù)病房（NICU），以及缺乏接觸母親皮膚和母乳微生物群的機(jī)會(huì)等[8]。

2.1 分娩方式 大量研究證實(shí)，分娩方式不同及在分娩過程中接觸到不同的微生物對(duì)新生兒腸道細(xì)菌的定植有著深遠(yuǎn)的影響。經(jīng)陰道分娩的新生兒腸道細(xì)菌主要來(lái)源于母親的產(chǎn)道，以乳桿菌屬為主，同時(shí)還有高豐度的雙歧桿菌屬、擬桿菌屬、普氏菌屬和纖毛菌屬[10-11]；而剖宮產(chǎn)兒腸道菌群多來(lái)源于醫(yī)院環(huán)境、醫(yī)護(hù)人員及母親的皮膚，包括葡萄球菌屬、丙酸菌屬、梭菌屬和棒狀桿菌屬，以及低豐度的擬桿菌屬和雙歧桿菌屬[10-12]。母親腸道也是經(jīng)陰道分娩新生兒細(xì)菌定植的一個(gè)重要來(lái)源。據(jù)報(bào)道，經(jīng)陰道分娩的新生兒腸道細(xì)菌種類與母親腸道細(xì)菌種類匹配度達(dá)72%，而在剖宮產(chǎn)兒中這一比例為41%[13]。Jakobsson 等[12]通過比較兩種不同分娩方式的新生兒腸道菌群的定植情況，發(fā)現(xiàn)剖腹產(chǎn)分娩的新生兒腸道內(nèi)擬桿菌門的定植延遲長(zhǎng)達(dá)一年，而且腸道菌群的多樣性較低。更有研究發(fā)現(xiàn)，自然分娩和剖腹產(chǎn)分娩的嬰兒腸道菌群定植的差異會(huì)持續(xù)到7 周歲[14]。

嬰兒腸道菌群的多樣性與健康狀況密切相關(guān)。相比較自然分娩兒，剖宮產(chǎn)出生的嬰兒更易患感染性疾病，且生后患肥胖、免疫介導(dǎo)性疾病（如哮喘、炎癥性腸病和關(guān)節(jié)炎）及腦功能障礙（自閉癥）等疾病的風(fēng)險(xiǎn)顯著提高[15]。我國(guó)剖宮產(chǎn)率位居世界前列，遠(yuǎn)高于世界衛(wèi)生組織建議的10%～15%。從腸道菌群建立的角度提示人們需重視并減少非醫(yī)學(xué)指征的剖宮產(chǎn)。

2.2 喂養(yǎng)方式 不同喂養(yǎng)方式對(duì)新生兒腸道菌群的定植具有重要影響。過去普遍認(rèn)為母乳是無(wú)菌的，直到Benno 等[16]從母乳中分離出嚴(yán)格厭氧菌，說明母乳中確實(shí)存在細(xì)菌。隨著傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法的改進(jìn)和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究證實(shí)母乳中含有不同菌群，如葡萄球菌、鏈球菌、棒狀菌、乳酸桿菌、腸球菌和雙歧桿菌等[17]。國(guó)外學(xué)者多對(duì)母親的乳汁及新生兒的糞便菌群進(jìn)行基因組測(cè)序[18]，在同一對(duì)母嬰的乳汁和糞便樣本中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)菌株，以雙歧桿菌、乳酸桿菌及葡萄球菌等為主。這些研究均表明母乳是新生兒腸道菌群的重要來(lái)源。國(guó)內(nèi)外研究均比較了母乳喂養(yǎng)和配方奶粉喂養(yǎng)對(duì)嬰兒腸道菌群的影響[13,19]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)到第7天時(shí)，母乳喂養(yǎng)嬰兒腸道菌群以有益的雙歧桿菌屬、乳酸菌屬為主，還有少量的擬桿菌屬和梭菌屬。而配方奶粉喂養(yǎng)嬰兒腸道菌群多樣性較高且有大量的潛在致病菌，包括大腸埃希菌、擬桿菌屬、梭菌屬及檸檬酸桿菌屬、嗜膽菌屬等。

早產(chǎn)兒對(duì)腸道氧化損傷的易感性增加，喂養(yǎng)方式的不同則是影響新生兒氧化應(yīng)激水平的主要因素。Cai 等[20]研究顯示在腸內(nèi)喂養(yǎng)后期（2 ～4 周），喂養(yǎng)母乳和添加母乳強(qiáng)化劑的VLBWI腸道內(nèi)韋榮氏球菌屬豐度明顯低于喂養(yǎng)母乳和配方奶的VLBWI，且明顯觀察到氧化應(yīng)激水平增加，因?yàn)樵摼鷮倏梢酝ㄟ^在人體腸道內(nèi)產(chǎn)生丙酸，從而改善腸道屏障功能，促進(jìn)抗炎和降低氧化應(yīng)激來(lái)減少結(jié)腸炎的發(fā)生。

母乳喂養(yǎng)和配方奶粉喂養(yǎng)導(dǎo)致的嬰兒腸道菌群差異主要來(lái)源于母乳寡糖（HMOs）。HMOs通過母乳傳遞給嬰兒，可選擇性的刺激有益細(xì)菌的增殖或活性，比如雙歧桿菌、乳桿菌等。此外，雙歧桿菌這一特定的有益腸道細(xì)菌將HMOs作為能量來(lái)源，兩者所產(chǎn)生的有機(jī)酸使腸道環(huán)境酸度增加，抑制了大腸埃希菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等致病菌的生長(zhǎng)[21]。同時(shí)，母乳中還有其他的生物活性分子，包括sIgA、乳鐵蛋白、糖巨肽及溶菌酶等，這些物質(zhì)幫助有益菌的定植，并且能夠聯(lián)合有益菌抑制致病菌的生長(zhǎng)，修復(fù)腸道黏膜屏障，減少腹瀉的發(fā)生[22]。

2.3 抗生素的應(yīng)用 VLBWI 由于在母體宮內(nèi)發(fā)育時(shí)間較短，器官發(fā)育不成熟，免疫功能不完善，易出現(xiàn)感染性疾病及多種并發(fā)癥，臨床上應(yīng)用抗生素治療較多，這對(duì)腸道菌群的影響也十分明顯[8]。出生后接受抗生素治療的早產(chǎn)兒，其腸道菌群的建立和定植時(shí)間將延遲，腸道菌群的多樣性降低，且雙歧桿菌、乳桿菌等益生菌數(shù)量減少，腸球菌、腸桿菌等潛在致病菌數(shù)量增多[23]。同時(shí)，抗生素的應(yīng)用時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)菌群的影響越大[24]。Dardas 等[25]比較了接受2d 和7d 抗生素治療的早產(chǎn)兒糞便發(fā)現(xiàn)，抗生素應(yīng)用時(shí)間越長(zhǎng)，糞便菌群多樣性越低。在應(yīng)用抗生素10 d 的早產(chǎn)兒糞便中發(fā)現(xiàn)厚壁菌門和擬桿菌門最為豐富，在30d的糞便中這兩個(gè)門仍然占主導(dǎo)地位，但變形菌門和放線菌門有所增加，這說明在停用抗生素后，腸道菌群仍處于紊亂狀態(tài)。有研究顯示，新生兒期抗生素的使用天數(shù)與新生兒壞死性小腸結(jié)腸炎、晚發(fā)型敗血癥的發(fā)生密切相關(guān)[26]。也有研究顯示，抗生素的使用可增加腸道菌群耐藥基因的產(chǎn)生，從而促進(jìn)耐藥菌的形成和耐藥菌感染的發(fā)生[23]。因此臨床醫(yī)生應(yīng)嚴(yán)格掌握適應(yīng)證，合理應(yīng)用抗生素。

2.4 胎齡 無(wú)論是腸道發(fā)育的成熟度，還是腸道環(huán)境中細(xì)菌的定植，出生時(shí)的胎齡與VLBWI的腸道細(xì)菌結(jié)構(gòu)有重要的相關(guān)性。VLBWI 胎齡大多＜32 周，其中28～32 周早產(chǎn)兒的細(xì)菌多樣性明顯降低，個(gè)體之間的腸道系統(tǒng)發(fā)育也存在差異性。＜28 周的極早產(chǎn)兒腸道細(xì)菌定植多樣性的建立速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，可能在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)潛在致病菌有更高的敏感性[27]。隨著校正孕周的增加，細(xì)菌多樣性呈上升趨勢(shì)，但是與足月健康兒相比，VLBWI的許多關(guān)鍵菌群屬的豐度較低，比如雙歧桿菌、類桿菌和鏈球菌等，這表明了為出生胎齡較早的早產(chǎn)兒補(bǔ)充益生菌的潛在益處[28]。Korpela 等[29]報(bào)道VLBWI 的腸道細(xì)菌定植的主要驅(qū)動(dòng)力是胎齡，且菌群發(fā)育結(jié)構(gòu)取決于校正胎齡。在校正胎齡后的前50 周，無(wú)論是極早產(chǎn)兒還是晚期早產(chǎn)兒都遵循著腸道菌群定植的四個(gè)演替階段，第一階段是校正后25 ～30 周以葡萄球菌屬為優(yōu)勢(shì)菌群；第二階段是在校正后30周腸球菌屬豐度達(dá)到高峰，其中腸球菌階段極易在極早產(chǎn)兒中觀察到，這一階段可能延遲了腸道菌群定植發(fā)育的演替；第三階段是在校正后35 周以腸桿菌屬為優(yōu)勢(shì)菌群；第四階段是校正后30 周以雙歧桿菌屬為特征，逐漸定植發(fā)育，最后在嬰兒腸道菌群占據(jù)主導(dǎo)地位，這也是嬰兒形成腸道健康微生物區(qū)系的一個(gè)重要指標(biāo)。有研究發(fā)現(xiàn)，VLBWI 腸道菌群多樣性減少，腸桿菌、假單胞菌、葡萄球菌和腸球菌等致病菌增多，真菌類和病毒類多樣性明顯增加[30]。劉學(xué)敏等[31]對(duì)收入NICU 的53例VLBWI出生后第1、7、14、28 和180 天（出院后）的糞便進(jìn)行16SrRNA基因高通量測(cè)序及生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，VLBWI住院期間腸道菌群多樣性下降，變形菌門、克雷伯菌屬成為優(yōu)勢(shì)菌，雙歧桿菌屬相對(duì)豐度較低。

2.5 環(huán)境因素 NICU的環(huán)境因素以及醫(yī)護(hù)人員消毒隔離制度的狀況與VLBWI 細(xì)菌定植的發(fā)生密切相關(guān)。劉健慧等[32]對(duì)NICU 住院治療的早產(chǎn)兒進(jìn)行細(xì)菌學(xué)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，胃腸外營(yíng)養(yǎng)和機(jī)械通氣為細(xì)菌定植的高危因素。因?yàn)樽≡簳r(shí)間長(zhǎng)、應(yīng)用機(jī)械通氣和胃腸外營(yíng)養(yǎng)等因素，均增加了護(hù)理操作，增加了醫(yī)護(hù)人員與早產(chǎn)兒的接觸機(jī)會(huì)。Brooks 等[33]對(duì)NICU 的VLBWI 出生后每隔3 天（至30 d 止）連續(xù)進(jìn)行糞便細(xì)菌DNA的16SrDNA基因組進(jìn)行測(cè)序分析，同時(shí)對(duì)所在NICU房間環(huán)境如暖箱表面、鍵盤表面、胃管或氣管導(dǎo)管、醫(yī)護(hù)人員的手及手機(jī)表面等取樣測(cè)序，并對(duì)測(cè)序后的基因組進(jìn)行同源性分析，發(fā)現(xiàn)一半以上的樣本優(yōu)勢(shì)菌群，如表皮葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、脆弱擬桿菌及大腸埃希菌等，為NICU 常見耐藥菌。由此可見，醫(yī)護(hù)人員與VLBWI 之間的接觸傳播應(yīng)是細(xì)菌定植的重要傳播方式，由水平傳播造成外源性細(xì)菌定植的作用大于自身內(nèi)源性菌群[32]。此外，長(zhǎng)時(shí)間胃腸外營(yíng)養(yǎng)容易導(dǎo)致腸黏膜萎縮，黏膜屏障功能受損，使細(xì)菌定植概率大大增加。同時(shí)，腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)管的使用利于生物膜的形成，亦增加了腸道細(xì)菌定植的風(fēng)險(xiǎn)[34]。Mourani 等[35]研究發(fā)現(xiàn)，氣管插管的早產(chǎn)兒多在出生后第3 天便可發(fā)生氣管內(nèi)細(xì)菌定植。氣管內(nèi)定植菌可在早產(chǎn)兒躁動(dòng)時(shí)隨著氣道分泌物發(fā)生反流及細(xì)菌易位，為下呼吸道-胃腸道途徑的細(xì)菌轉(zhuǎn)移定植增加了條件。

3 小結(jié)

新生兒期是人體腸道微生態(tài)系統(tǒng)建立的初期階段，其構(gòu)成和演變極易受到各類因素的影響，而人體的腸道微生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)及其龐雜的生物體系，對(duì)維持人體健康起著至關(guān)重要的作用。就目前的研究表明，經(jīng)陰道分娩和母乳喂養(yǎng)更有利于新生兒建立豐富的腸道菌群，且菌群分布相對(duì)較為均衡，應(yīng)該大力提倡經(jīng)陰道分娩和母乳喂養(yǎng)。此外，加強(qiáng)手衛(wèi)生、環(huán)境消毒及合理應(yīng)用抗生素等措施均對(duì)VLBWI腸道菌群的正常建立起著重要作用。隨著對(duì)生命早期腸道菌群研究的不斷深入，通過菌群的檢測(cè)和調(diào)控，實(shí)現(xiàn)減少嬰兒患病的目的，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)實(shí)現(xiàn)“未病先防”和個(gè)性化醫(yī)療的新方向及新途徑。