生命早期腸道菌群的建立和變化及對(duì)嬰兒健康的影響

梁勝男，趙麗娜，陳慶學(xué)，趙 莉，史佳鷺，岳瑩雪，關(guān)嘉琦，李柏良，霍貴成

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150000）

人類腸道中聚集著種類豐富、數(shù)不勝數(shù)的微生物群落，尤其是結(jié)腸中有高達(dá)1011～1012CFU/mL的微生物[1]。腸道微生物具有發(fā)酵不可消化碳水化合物、合成和降解維生素、維持氮平衡等功能[2]。另外，腸道菌群對(duì)宿主整個(gè)生命周期的健康具有重要作用，通過對(duì)腸道菌群動(dòng)態(tài)變化的檢測(cè)，可以側(cè)面反映出宿主的發(fā)育軌跡。大量研究表明，嬰兒腸道菌群對(duì)嬰兒的發(fā)育和免疫系統(tǒng)的形成密切相關(guān)，生命早期腸道菌群的結(jié)構(gòu)和相對(duì)豐度影響日后發(fā)生疾病的概率[3-5]。因此，探索腸道菌群在生命早期的形成和變化成為當(dāng)務(wù)之急。新生兒生命的前兩年，微生物種類和相對(duì)豐度處于動(dòng)態(tài)變化的過程，直到2 歲時(shí)形成類似于成人的腸道菌群結(jié)構(gòu)，且基本處于穩(wěn)定狀態(tài)[6]。那么，生命之初腸道菌群是如何建立的？生命之初腸道菌群的動(dòng)態(tài)變化是由何種因素引起的？此外，不同的變化會(huì)對(duì)嬰兒的發(fā)育和健康產(chǎn)生何種影響？本文以解答上述3 個(gè)問題為目標(biāo)，詳細(xì)闡述早期腸道菌群的建立過程以及影響因素，提出在生命早期可操控腸道菌群發(fā)育的策略，為從腸道菌群角度影響嬰兒生長(zhǎng)發(fā)育提出理論參考。

1 生命早期腸道菌群的定植和發(fā)展

1.1 出生前微生物的定植

過去的研究認(rèn)為，嬰兒在出生前所處環(huán)境是無(wú)菌的，分娩時(shí)首次接觸到產(chǎn)道或環(huán)境中的微生物是嬰兒腸道菌群定植的來源[7]，但近年來的研究使這一理論受到了挑戰(zhàn)。研究人員分別在羊水、胎盤和胎糞中檢測(cè)到微生物。Collado等[8]在羊水中檢測(cè)到以多樣性低、豐富度低為特征的微生物結(jié)構(gòu)，且主要以變形菌門（Proteobacteria）為主。變形菌門也是胎盤中的優(yōu)勢(shì)菌，相對(duì)豐度可超過90%[9]，利用二代高通量測(cè)序技術(shù)在足月健康嬰兒胎盤中還檢測(cè)到乳桿菌屬（Lactobacillus）、丙酸桿菌屬（Propionibacterium）及腸桿菌科（Enterobacteriaceae）[10]。研究人員認(rèn)為雖然腸上皮細(xì)胞可以防止微生物進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，但腸上皮細(xì)胞位移后，樹突狀細(xì)胞可以穿過腸屏障從腸腔中吸收微生物，隨著血液的運(yùn)輸而被運(yùn)送到全身，使胎盤獲得微生物[11]。新生兒腸道菌群從母親獲得，這種垂直傳播更有利于微生物群之間的互利共生，母體胎盤和嬰兒胎糞的微生物種群十分相似[12]，Hansen等[13]對(duì)健康足月嬰兒胎糞進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，胎糞中以腸桿菌科為主，以腸桿菌、雙歧桿菌（Bifidobacterium）、腸球菌（Enterococcaceae）和普雷沃氏菌屬（Bacteroides-Prevotella）最為普遍。郭賀[14]對(duì)胎糞的檢測(cè)也得出了類似的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了以類桿菌屬（Bacteroides）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、梭菌屬（Clostridium）、鏈球菌屬（Streptococcus）和韋榮球菌屬（Veillonella）為優(yōu)勢(shì)菌的菌群結(jié)構(gòu)。通過糞菌移植給小鼠帶有特異性標(biāo)記的糞球菌（Coprococcus）菌株，可以從子代小鼠胎糞中分離出該菌株[15]。盡管越來越多的證據(jù)表明，出生前腸道菌群就可能開始定植，但目前的技術(shù)對(duì)低豐度微生物的檢測(cè)仍存在限制，對(duì)“子宮內(nèi)定植”這一理論還有待進(jìn)一步證明。

1.2 出生后微生物群的發(fā)展

新生兒期和嬰兒期是腸道菌群建立的重要時(shí)期。嬰兒腸道微生物群主要以放線菌（Actinobacteria）、擬桿菌（Bacteroidetes）、厚壁菌（Firmicutes）、變形菌和疣微菌（Verrucomicrobia）5 個(gè)門組成[16]。新生兒腸道內(nèi)氧氣較多，主要由需氧菌和兼性厭氧菌定植，如大腸桿菌（Escherichia coli）、葡萄球菌（Staphylococcus）、鏈球菌（Streptococcus）等，待其耗盡腸道內(nèi)氧氣，腸內(nèi)pH值降低，則厭氧菌（如雙歧桿菌屬和擬桿菌屬）開始定植[17]。新生兒腸道內(nèi)，首先能夠檢測(cè)到葡萄球菌屬和腸球菌屬（Enterococcus），古細(xì)菌也可以在出生后的前一個(gè)月被檢測(cè)到，剛出生時(shí)噬菌體的多樣性也大于出生12 個(gè)月時(shí)噬菌體的多樣性[18]；以后隨著月齡增加，嬰兒腸道內(nèi)逐漸被雙歧桿菌屬、擬桿菌屬和梭菌屬占據(jù)，數(shù)量持續(xù)增加，并成為腸道內(nèi)的優(yōu)勢(shì)菌[16]。嬰兒的腸道微生物一直處于動(dòng)態(tài)的、非隨機(jī)的變化過程，在此期間，各微生物群之間相互影響，同時(shí)也會(huì)受到母親、環(huán)境、分娩方式等因素影響，直到兩歲形成類似于成人的、穩(wěn)定的腸道菌群結(jié)構(gòu)[6]。

2 影響嬰兒腸道菌群的因素

2.1 孕齡

新生兒妊娠期不滿37 周，則被判定為早產(chǎn)。早產(chǎn)兒會(huì)面臨腸道發(fā)育不成熟、喂養(yǎng)不耐受[19]等問題，甚至在成年可能出現(xiàn)認(rèn)知障礙的缺陷[20]。且早產(chǎn)兒一般需要接受大量的抗生素和藥物治療，甚至接受人工或胃腸外喂養(yǎng)，這些都會(huì)成為嬰兒腸道微生物定植和發(fā)展的干擾因素。與足月兒相比，早產(chǎn)兒腸道微生物定植有延遲和異?，F(xiàn)象[21]，其定植模式主要是變形菌門相對(duì)豐度過高[22]；另外，早產(chǎn)兒腸道微生物多樣性低，且后續(xù)增長(zhǎng)率顯著低于足月兒[16]。除了組成的差異外，早產(chǎn)兒腸道微生物發(fā)育的軌跡也與足月兒有所不同，早產(chǎn)兒出生后的前6 周，腸道內(nèi)大腸桿菌、志賀氏菌（Escherichia-Shigella）、葡萄球菌屬豐度逐漸下降，而克雷伯菌屬（Klebsiella）豐度卻增加[23-24]；因克雷伯菌屬的定植易導(dǎo)致嬰兒發(fā)生肺炎，早產(chǎn)兒出生一周后克雷伯菌屬的豐度顯著高于出生后一天，納入調(diào)查的53 例早產(chǎn)兒有24.53%發(fā)生肺炎克雷伯菌感染[25]。某些受到早產(chǎn)影響的代謝途徑還會(huì)造成早產(chǎn)兒各種短鏈脂肪酸含量的顯著差異，早產(chǎn)兒糞便中與脂質(zhì)代謝相關(guān)的基因頻率較高，與能量代謝和輔因子合成相關(guān)基因頻率卻相對(duì)較低[26]。

2.2 分娩方式

分娩方式是導(dǎo)致足月兒腸道菌群差異的主要原因，母體陰道主要被鏈球菌（Streptococcus）、乳桿菌和念球菌（Candidaspp.）定植，醫(yī)院環(huán)境和母親及醫(yī)護(hù)的皮膚表面則更多的是艱難梭菌（C. difficile），因此，不同分娩方式嬰兒腸道菌群結(jié)構(gòu)不同[27-28]。不同分娩方式嬰兒糞便的測(cè)序結(jié)果顯示，順產(chǎn)嬰兒糞便中雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、擬桿菌屬和副桿菌屬（Parabacillus）的相對(duì)豐度較高，而剖宮產(chǎn)嬰兒糞便中克雷伯菌屬的比例較高；測(cè)定兩者代謝產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)，順產(chǎn)嬰兒糞便中含有大量的DL-去甲纈氨酸、胸腺嘧啶及DL-瓜氨酸，而剖宮產(chǎn)嬰兒糞便中則是反式脂肪酸、順烏頭酸及D-麥芽糖含量較高，據(jù)推測(cè)，上述差異受到分娩方式的影響[29]。楊莉等[30]的研究表明，順產(chǎn)嬰兒與剖宮產(chǎn)嬰兒腸道優(yōu)勢(shì)菌組成相同，但順產(chǎn)嬰兒腸道內(nèi)放線菌比例更高，剖宮產(chǎn)嬰兒腸道內(nèi)則是厚壁菌占優(yōu)勢(shì)；在科水平上，順產(chǎn)嬰兒以鏈球菌科（Staphylococcaceae）為優(yōu)勢(shì)菌，剖宮產(chǎn)嬰兒以梭菌科（Clostridiaceae）為優(yōu)勢(shì)菌。剖宮產(chǎn)還會(huì)對(duì)嬰兒成年期的健康造成持續(xù)的影響，主要表現(xiàn)在各種細(xì)胞因子濃度的降低以及免疫和代謝疾病的高風(fēng)險(xiǎn)，雖然由于分娩方式造成的嬰兒腸道微生物差異會(huì)逐漸縮小，但即便成長(zhǎng)到兒童時(shí)期，剖宮產(chǎn)嬰兒與順產(chǎn)嬰兒腸道菌群始終存在差異[31]。

2.3 喂養(yǎng)方式

造成嬰兒腸道微生物差異的另一個(gè)主要因素是喂養(yǎng)方式，母乳喂養(yǎng)嬰兒腸道微生物多樣性低于配方粉喂養(yǎng)嬰兒，但雙歧桿菌屬的數(shù)量卻顯著高于配方粉喂養(yǎng)嬰兒[32]。經(jīng)檢測(cè)，母乳中的細(xì)菌主要是鏈球菌屬和葡萄球菌屬，其次是腸桿菌科的細(xì)菌[33]。此外，母乳中含有的生物活性物質(zhì)，如低聚糖、細(xì)胞因子、免疫球蛋白和蛋白質(zhì)也會(huì)直接影響嬰兒腸道菌群的定植[34]。母乳喂養(yǎng)可以部分緩解由剖宮產(chǎn)帶來的嬰兒腸道菌群紊亂[35]。配方粉中碳水化合物的多樣性致使定植在腸道中的微生物多樣性增加，配方粉喂養(yǎng)嬰兒糞便中丙酸鹽和丁酸鹽含量更高，配方粉喂養(yǎng)嬰兒腸道微生物組成和結(jié)構(gòu)也會(huì)更早地向成人腸道微生物組成和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變[36-37]。一項(xiàng)在中國(guó)東北地區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，母乳喂養(yǎng)嬰兒腸道內(nèi)含有豐富的雙歧桿菌和乳酸菌；混合喂養(yǎng)嬰兒腸道內(nèi)主要是韋榮球菌屬和克雷伯菌屬；配方粉喂養(yǎng)嬰兒腸道內(nèi)則含有較多的擬桿菌和布拉式酵母菌（Saccharomyces boulardii）[38]。

固體食物的引入以及母乳向配方粉的轉(zhuǎn)變也會(huì)導(dǎo)致嬰兒腸道菌群的變化，新的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的補(bǔ)充導(dǎo)致腸道微生物α多樣性增加，厚壁菌和擬桿菌取代變形菌和放線菌的位置，成為新的優(yōu)勢(shì)菌門，此時(shí)短鏈脂肪酸總量增加，丁酸鹽含量顯著上升[6,39-40]。固體食物的引入導(dǎo)致植物源多糖攝入的增加，此時(shí)雙歧桿菌的組成則向能夠適應(yīng)植物源多糖代謝的方向轉(zhuǎn)變，如長(zhǎng)雙歧桿菌（Bifidobacterium longum）和青春雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis）；而兩歧雙歧桿菌（Bifidobacterium bifidum）則將對(duì)母乳低聚糖（human milk oligosaccharides，HMOs）的代謝能力轉(zhuǎn)向?qū)︷さ鞍椎慕到鈁41]。蛋白質(zhì)攝入量的增加造成拉克遜酵母（Laxonianyeast）豐度的增加和雙歧桿菌豐度的減少，高纖維的攝入則與普雷沃氏菌屬的變化有關(guān)[42]。固體食物的添加也是嬰兒腸道微生物結(jié)構(gòu)向成人腸道微生物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的開始，微生物群更加復(fù)雜以適應(yīng)成人飲食中的植物源多糖，更有利于宿主和微生物之間的互利共生，直到兩歲時(shí)形成類似于成人的穩(wěn)定的腸道微生物結(jié)構(gòu)[6]。

2.4 母嬰攝入抗生素

抗生素的攝入會(huì)造成嬰兒腸道菌群的紊亂，母親攝入抗生素也會(huì)對(duì)嬰兒的腸道菌群產(chǎn)生一定影響。母親分娩及哺乳期接受抗生素治療會(huì)導(dǎo)致嬰兒腸道菌群多樣性降低，這種影響可以持續(xù)到1 歲時(shí)，抗生素的使用導(dǎo)致嬰兒腸道內(nèi)腸球菌豐度增加，雙歧桿菌、擬桿菌及乳桿菌豐度降低，母親分娩時(shí)抗生素的使用更會(huì)提高嬰兒腸道內(nèi)艱難梭菌定植的機(jī)率和風(fēng)險(xiǎn)[26]，而妊娠期間母親使用抗生素似乎不會(huì)對(duì)嬰兒腸道菌群造成影響[32]。周彥宏[43]對(duì)健康和使用抗生素的嬰兒糞便進(jìn)行16S rRNA測(cè)序后發(fā)現(xiàn)，抗生素嬰兒糞便菌群多樣性低于健康嬰兒，使用不同抗生素的嬰兒糞便優(yōu)勢(shì)菌存在差異，如服用阿莫西林的嬰兒腸道優(yōu)勢(shì)菌屬為腸球菌屬；服用美羅培南的嬰兒腸道優(yōu)勢(shì)菌屬則為埃希氏菌屬（Escherichia），抗生素對(duì)微生物的影響似乎取決于抗生素的廣譜性。對(duì)新生兒使用抗生素會(huì)減少嬰兒腸道微生物多樣性并降低其代謝物水平，即使短期的抗生素治療也會(huì)對(duì)嬰兒腸道菌群的進(jìn)化產(chǎn)生影響，變形菌豐度的增加會(huì)導(dǎo)致在治療后8 周內(nèi)的雙歧桿菌增殖受到抑制，雖然這種差異會(huì)隨著母乳的喂養(yǎng)而逐漸減小，但不能排除抗生素會(huì)對(duì)嬰兒發(fā)育健康產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響；因此，需要減少對(duì)嬰兒使用不必要的抗生素[44]。

2.5 母嬰補(bǔ)充益生菌或益生元

雖然有研究表明，母親妊娠期補(bǔ)充益生菌不會(huì)對(duì)嬰兒腸道菌群產(chǎn)生影響[16]，但妊娠期補(bǔ)充益生菌卻可以有效改善妊娠期糖尿病、妊娠期肥胖等并發(fā)癥。多項(xiàng)研究表明，妊娠期補(bǔ)充益生菌可以降低孕婦妊娠期糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)[45]，降低空腹血糖并增加胰島素敏感性[46]，同時(shí)能夠降低孕婦總膽固醇和低密度脂蛋白水平[47]。補(bǔ)充益生菌的嬰兒在一周內(nèi)雙歧桿菌的豐度增加，并伴隨著腸桿菌科豐度的減少，同時(shí)糞便中分泌型免疫球蛋白A（secretory immunoglobulin A，sIgA）的含量也顯著增加[48]。王晶[49]的研究結(jié)果表明，生命早期進(jìn)行益生菌干預(yù)還可有效預(yù)防濕疹，這種影響會(huì)受益生菌干預(yù)對(duì)象（母親、嬰兒或同時(shí)）、干預(yù)時(shí)間、益生菌種類及劑量等因素影響，益生菌干預(yù)時(shí)間超過6 個(gè)月還可以顯著降低嬰兒對(duì)食物的過敏現(xiàn)象。

益生元可以是飲食中到達(dá)結(jié)腸的任何功能性成分，低聚半乳糖、低聚果糖、2’-巖藻基乳糖和乳糖-N-新四糖是嬰兒配方粉中常用的補(bǔ)充產(chǎn)品，且因其使用風(fēng)險(xiǎn)低、易給藥和對(duì)腸道菌群的有益影響而被廣泛應(yīng)用[50]。在一項(xiàng)隨機(jī)雙盲試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，嬰兒食用添加益生元的配方粉后，腸道內(nèi)雙歧桿菌的比例顯著升高[51]。其他研究則發(fā)現(xiàn)添加低聚糖的配方奶可以降低嬰兒糞便中腸桿菌、擬桿菌和梭菌屬的豐度[52-54]。益生元對(duì)腸道的影響機(jī)理主要包括以下3 點(diǎn)：1）通過競(jìng)爭(zhēng)消化道的附著位點(diǎn)防止有害菌的定植；2）通過對(duì)益生菌的促進(jìn)作用抑制有害菌的增殖；3）通過發(fā)酵過程中產(chǎn)生的短鏈脂肪酸降低腸道內(nèi)pH值并增加腸絨毛的長(zhǎng)度和數(shù)量[55]。

即便目前無(wú)研究表明益生元和益生菌對(duì)身體有害，但此類產(chǎn)品的作用仍會(huì)因個(gè)體差異而呈現(xiàn)不同的效果。目前并無(wú)對(duì)益生菌和益生元使用的特定安全準(zhǔn)則，因此在使用此類產(chǎn)品前應(yīng)對(duì)其安全性和使用劑量嚴(yán)格把控，不可盲目跟風(fēng)。

2.6 環(huán)境因素

嬰兒的腸道菌群還會(huì)受到環(huán)境因素，如生活區(qū)域、經(jīng)濟(jì)條件、母親孕次等因素的影響。受不同地區(qū)生活方式和飲食差異的影響，嬰兒腸道微生物的結(jié)構(gòu)和數(shù)量也會(huì)產(chǎn)生變化。如對(duì)同樣進(jìn)行母乳喂養(yǎng)的生活在農(nóng)村和城市6 月齡嬰兒腸道菌群進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，盡管農(nóng)村嬰兒雙歧桿菌比例（70.8%）顯著高于城市嬰兒（46.8%），但在農(nóng)村嬰兒糞便中卻檢測(cè)不出青春雙歧桿菌的存在[56]。一項(xiàng)涉及11 個(gè)國(guó)家的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，肯尼亞和埃塞俄比亞地區(qū)嬰兒腸道微生物多樣性高于加納和美國(guó)，且埃塞俄比亞地區(qū)嬰兒腸道內(nèi)乳桿菌的相對(duì)豐度顯著高于美國(guó)，這為探討嬰兒腸道菌群在種群間的差異提供了更多的證據(jù)[57]。Martin等[58]的研究表明，首胎嬰兒被齒列芽孢桿菌（Bacillus dentium）定植的幾率是非首胎嬰兒的2.5 倍，而非首胎嬰兒在出生后前3 個(gè)月則更易被鏈狀芽孢桿菌（Bacillus catenulatum）定植，且雙歧桿菌的增長(zhǎng)速度也比首胎嬰兒更快，這種差異可以持續(xù)到6 個(gè)月；而嬰兒腸道內(nèi)梭菌屬、韋榮球菌屬、消化鏈球菌（Peptostreptococcaceace）、糞球菌的過多以及雙歧桿菌的不足似乎與寵物接觸有關(guān)?？偟膩碚f，腸道菌群受環(huán)境因素影響復(fù)雜，具體的關(guān)聯(lián)和更確切的因素還需要更多的研究證明。

2.7 宿主基因

宿主基因也會(huì)影響嬰兒腸道微生物的發(fā)育，主要表現(xiàn)在同卵雙胞胎的微生物相似性水平高于異卵雙胞胎及無(wú)血緣關(guān)系成員，且同卵雙胞胎之間的微生物差異并不顯著[59-60]。Kurilshikov等[61]在18 340 人的全基因組基因型中發(fā)現(xiàn)了19 個(gè)可遺傳細(xì)菌類群和31 個(gè)影響菌群特征的基因座，其中乳糖酶lct基因座與雙歧桿菌屬的關(guān)聯(lián)最顯著，并受到種族和年齡影響。Ruhlemann等[62]的研究結(jié)果表明了血型與菌群的關(guān)系，ABO血型與擬桿菌屬和糞桿菌屬相關(guān)，另外擬桿菌屬的操作分類單位（operational taxonomic unit，OTU）也與fut2基因有關(guān)。這說明腸道菌群的類型會(huì)受宿主基因的影響。

總而言之，新生兒腸道菌群一直處于變化狀態(tài)，這種變化容易受到遺傳、環(huán)境、飲食等多種因素影響（圖1），而腸道菌群與嬰兒的健康成長(zhǎng)密切相關(guān)，因此幫助嬰兒腸道菌群向有益于健康的方向發(fā)展對(duì)嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育百利無(wú)一害。

圖1 不同時(shí)期影響嬰兒腸道菌群結(jié)構(gòu)的因素Fig. 1 Factors affecting infant intestinal microbiota at different stages of life

3 腸道菌群與嬰兒健康

嬰兒時(shí)期是腸道微生物發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，也是人生發(fā)育的機(jī)會(huì)窗口，腸道微生物的變化與機(jī)體健康密切相關(guān)，異常菌株的定植是造成機(jī)體健康異常的關(guān)鍵原因，大量研究表明患病機(jī)體腸道菌群與健康機(jī)體的差異主要表現(xiàn)在患病機(jī)體腸道內(nèi)厚壁菌相對(duì)豐度減少，變形菌相對(duì)豐度增加。本文從腸道疾病、過敏性疾病、代謝疾病和神經(jīng)系統(tǒng)4 個(gè)方面論述腸道菌群與機(jī)體健康的關(guān)系?？傊?，健康的腸道菌群能夠幫助機(jī)體向有益的方向發(fā)展，而菌群的變化在某種程度上可作為機(jī)體異常的預(yù)示。

3.1 新生兒壞死性小腸結(jié)腸炎

新生兒壞死性小腸結(jié)腸炎（neonatal necrotizing enterocolitis，NEC）是新生兒常見的死亡率較高腸道疾病，多發(fā)生在早產(chǎn)兒和低出生體質(zhì)量嬰兒身上，目前NEC的發(fā)病機(jī)制尚不明確，但有研究表明其與腸道菌群有關(guān)[63]。研究人員認(rèn)為，NEC發(fā)生前患兒的腸道菌群已經(jīng)發(fā)生改變，異常菌株的定植是NEC發(fā)生的關(guān)鍵誘因[64]。主要表現(xiàn)在早產(chǎn)兒NEC發(fā)生前變形菌相對(duì)豐度增加，厚壁菌和擬桿菌相對(duì)豐度減少[65]。李思文[63]研究表明，糞便中擬桿菌屬和不動(dòng)桿菌屬（Acinetobacter）數(shù)量持續(xù)增加的早產(chǎn)兒患NEC的機(jī)率更高，并且患有NEC的嬰兒糞便中克雷伯菌屬的豐度顯著高于出生時(shí)和治療后。Stewart等[66]的研究則表明當(dāng)嬰兒雙歧桿菌屬在菌群中占相對(duì)優(yōu)勢(shì)時(shí)不易患NEC。現(xiàn)有關(guān)于NEC與腸道菌群關(guān)系的研究大多體現(xiàn)在早產(chǎn)兒和低出生體質(zhì)量嬰兒上，除上述涉及的微生物外，乳桿菌屬、梭菌屬等也與NEC的發(fā)生密切相關(guān)（表1）。鑒于腦-腸軸理論的興起，研究人員發(fā)現(xiàn)NEC的發(fā)生還伴隨著神經(jīng)損傷，其特征是小膠質(zhì)細(xì)胞激活和白質(zhì)丟失，腸道中的CD4＋T細(xì)胞流入腦中，分泌的干擾素-γ誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞激活和髓鞘丟失造成腦損傷，因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)治療NEC還與神經(jīng)功能的改善有關(guān)[67]（圖2）。除了傳統(tǒng)的治療方式，利用益生菌防治NEC成為了新的研究方向。目前研究認(rèn)為，益生菌可以通過以下兩個(gè)方面防治NEC：1）益生菌通過增強(qiáng)屏障黏膜完整性防止腸道細(xì)菌移位；2）益生菌通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞數(shù)量，下調(diào)促炎因子的表達(dá)，減少腸道炎癥損傷[68]。目前推薦使用能夠有效防治NEC的益生菌制劑有：鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosusGG）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）、嬰兒雙歧桿菌（Bifidobacterium infantis）、兩歧雙歧桿菌等[68]。

圖2 腸道菌群與腦-腸軸之間的關(guān)系[83]Fig. 2 Relationship between intestinal microbiota and brain-gut axis[83]

3.2 過敏性疾病

新生兒的免疫系統(tǒng)是向輔助型T細(xì)胞（T helper cell，Th）2偏移的狀態(tài)，此時(shí)T細(xì)胞富集不足、Th1介導(dǎo)的免疫反應(yīng)不完全。若Th2介導(dǎo)的免疫反應(yīng)沉默失敗將會(huì)造成嬰兒的過敏反應(yīng)，而微生物多樣性和刺激強(qiáng)度的降低會(huì)導(dǎo)致兒童期免疫系統(tǒng)的早熟，大齡兒童腸道菌群組成與過敏性疾病較弱的相關(guān)性更加證明了生命早期微生物對(duì)免疫系統(tǒng)的作用，因此在產(chǎn)前或產(chǎn)后進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⑸锎碳び欣谄胶庀忍旌瓦m應(yīng)性免疫系統(tǒng)的成熟[27,84]。本文中涉及的濕疹、牛乳蛋白過敏和哮喘都是新生兒易發(fā)生的過敏性疾病，普遍表現(xiàn)是雙歧桿菌相對(duì)豐度的降低，患兒腸道內(nèi)腸球菌、克雷伯菌屬和大腸桿菌等細(xì)菌相對(duì)豐度則呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)（表1）。此外，從腸道菌群代謝物的角度也可說明過敏患兒的菌群結(jié)構(gòu)與健康嬰兒的差異，Park等[85]研究表明，患有短暫性皮炎的嬰兒不僅腸道菌群與健康嬰兒有差異，短鏈脂肪酸水平也低于健康嬰兒。對(duì)于過敏性疾病，理想的治療方式仍是使用益生菌進(jìn)行防治，如鼠李糖乳桿菌的補(bǔ)充可有效防治濕疹、哮喘的發(fā)生[86-87]，短雙歧桿菌（Bifidobacterium breve）可有效緩解嬰兒食物過敏癥狀[88]。另外，母乳中含有多種能夠與嬰兒免疫系統(tǒng)和腸道環(huán)境相互作用的免疫因子，且HMOs對(duì)嬰兒腸道內(nèi)有益菌具有促進(jìn)作用，進(jìn)一步說明母乳喂養(yǎng)較配方粉喂養(yǎng)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[89]。即便越來越多的證據(jù)表明腸道菌群在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)方面發(fā)揮著重要作用，但腸道菌群與免疫系統(tǒng)共同進(jìn)化的機(jī)制以及腸道菌群是如何影響免疫系統(tǒng)的還需要進(jìn)行更多的研究。

表1 腸道菌群與嬰兒健康的關(guān)系Table 1 Relationship between intestinal microbiota and infant health

3.3 肥胖和相關(guān)疾病

肥胖已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)嚴(yán)重的公共健康問題，研究表明，嬰兒早期腸道菌群失調(diào)是導(dǎo)致日后肥胖的原因之一。1 月齡嬰兒腸道內(nèi)擬桿菌的定植會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)前6 個(gè)月體質(zhì)量異常增加[2]，6～12 月齡時(shí)雙歧桿菌豐度的減少和葡萄球菌豐度的增加與7 歲時(shí)的肥胖患病率呈正相關(guān)[77]。體質(zhì)量增長(zhǎng)異常也可能源于妊娠期，肥胖孕婦為胎兒提供過多的能量，并將腸道微生物傳遞給嬰兒，造成不利于嬰兒代謝的惡性循環(huán)[27]。研究表明孕期體質(zhì)量增加異常或肥胖母親分娩的嬰兒比孕期體質(zhì)量正常母親分娩的嬰兒超重的概率高3 倍，且肥胖母親分娩的嬰兒腸道內(nèi)腸桿菌科和巴斯德式菌科（Pasteurellaceae）豐度較低，而放線菌和厚壁菌相對(duì)豐度較高[78]。孕期服用益生菌則可以降低母親孕期肥胖的風(fēng)險(xiǎn)，合理的飲食結(jié)合益生菌的作用還可以改善血糖濃度和胰島素敏感性，有效避免妊娠期糖尿病[90]，而分娩前后服用鼠李糖乳桿菌可以促進(jìn)雙歧桿菌在新生兒腸道內(nèi)的定植，還會(huì)影響母乳中的微生物群[91]。因此，嬰兒的長(zhǎng)期健康可以通過孕期平衡母親的營(yíng)養(yǎng)來實(shí)現(xiàn)。

3.4 神經(jīng)精神障礙

隨著對(duì)腸道菌群研究的深入，腦-腸軸的理念逐漸受到重視，腸道微生物可以通過包括代謝物、激素、免疫系統(tǒng)和傳入神經(jīng)等途徑向神經(jīng)中樞發(fā)出信號(hào)（圖2）。腸腔和大腦通過排列在腸腔內(nèi)的分泌細(xì)胞和迷走神經(jīng)的直接接觸形成突觸，利用谷氨酸作為神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行信號(hào)傳遞[92]。此外，微生物的代謝產(chǎn)物也能夠?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，如短鏈脂肪酸能夠影響小膠質(zhì)細(xì)胞的成熟[93]；膽汁酸可以通過結(jié)合法尼醇受體和G蛋白偶聯(lián)受體作為信號(hào)分子[94]。腸道菌群的差異則會(huì)成為神經(jīng)性疾病的隱患，研究表明，腸道菌群的差異會(huì)造成帕金森病、自閉癥譜系障礙、精神分裂癥、阿爾茨海默癥和抑郁癥等神經(jīng)性疾?。ū?）。

4 嬰幼兒食品開發(fā)

嬰兒時(shí)期腸道菌群容易發(fā)生改變，鑒于腸道菌群對(duì)嬰兒的作用，開發(fā)維持和調(diào)整嬰兒腸道菌群向有利于嬰兒發(fā)育方向改變的食品至關(guān)重要。HMOs對(duì)嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育十分重要，不僅在調(diào)節(jié)嬰兒腸道微生物方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)（表2），對(duì)嬰兒免疫功能和腦的發(fā)育等方面都具有優(yōu)點(diǎn)[95]。Berger等[96]通過一項(xiàng)隨機(jī)雙盲實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，接受添加2-巖藻糖乳糖和乳糖-N-新四糖飲食的嬰兒腸道菌群更接近于母乳喂養(yǎng)組，因此在配方粉的開發(fā)中添加HMOs十分必要。由于從母乳中分離HMOs得率低，當(dāng)前母乳低聚糖的合成方法（化學(xué)合成法、體外酶法及體內(nèi)細(xì)胞法）仍存在一定缺陷（產(chǎn)品得率低、純度低、合成技術(shù)難度高等），生產(chǎn)者大多在設(shè)計(jì)時(shí)添加低聚糖（m（低聚半乳糖）∶m（低聚果糖）＝1∶9）以彌補(bǔ)配方粉較母乳對(duì)腸道菌群影響的差異（表2），但這遠(yuǎn)比不上HMOs的優(yōu)勢(shì)[95]，因此尋找更加經(jīng)濟(jì)高效的HMOs提取或合成方法，使配方奶成分更加接近于母乳的成分仍是研究者們需要努力的方向和目標(biāo)。

表2 低聚糖對(duì)腸道菌群的影響Table 2 Effects of oligosaccharides on intestinal microbiota

輔食添加時(shí)期同樣是嬰兒腸道微生物轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，固體食物的引入被認(rèn)為是啟動(dòng)功能更復(fù)雜的類成人微生物群的開端，包括對(duì)不易消化的碳水化合物的利用[41]。Gehrig等[102]將設(shè)計(jì)輔食喂食給小鼠、幼豬和營(yíng)養(yǎng)不良兒童，結(jié)果表明，其中一種配方（主要成分是鷹嘴豆、花生粉、大豆油和香蕉）能夠促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)不良兒童的生長(zhǎng)、免疫系統(tǒng)的發(fā)育及骨的形成，使其接近健康嬰兒的生長(zhǎng)狀態(tài)，該研究再一次為微生物群的發(fā)展和健康的關(guān)系提供了有效證明，并研發(fā)了一種通過改善營(yíng)養(yǎng)不良兒童腸道微生物的組成而治療營(yíng)養(yǎng)不良的輔食。因此，在添加輔食這一關(guān)鍵時(shí)期，有目的地?cái)z入有利于嬰兒腸道微生物發(fā)育的食物也是幫助嬰兒維持和建立健康腸道菌群的方法之一，相關(guān)從業(yè)者和研究人員有必要在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)，將腸道菌群這一因素加以考慮，更加全面地設(shè)計(jì)營(yíng)養(yǎng)均衡的新型輔食。

5 結(jié) 語(yǔ)

嬰兒時(shí)期是腸道微生物變化發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，腸道微生物的組成對(duì)嬰兒日后的成長(zhǎng)至關(guān)重要。嬰兒腸道菌群的定植可能開始于出生前，影響嬰兒腸道微生物的因素很多，如喂養(yǎng)方式、分娩方式、生活環(huán)境。腸道微生物的組成會(huì)影響嬰兒腸道屏障的形成、免疫系統(tǒng)以及神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，與嬰兒的健康密切相關(guān)。因此，在生命的前1 000 d內(nèi)（妊娠期開始到2 歲）都需要對(duì)嬰兒的腸道微生物格外關(guān)注，需要有方向地幫助嬰兒建立健康的腸道微生物群。