嬰幼兒腸道菌群定殖及對(duì)健康的影響研究進(jìn)展

李勇超，張 波,*

嬰幼兒腸道菌群定殖及對(duì)健康的影響研究進(jìn)展

李勇超1,2，張 波1,2,*

（1.北京聯(lián)合大學(xué)功能食品科學(xué)技術(shù)研究院，北京 100191；2.北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院，北京 100191）

新生兒的腸道菌群主要來源于母體和新生兒之間的菌群交換。嬰兒腸道菌群的定殖和發(fā)育對(duì)嬰幼兒期乃至成年以后的健康有著重要的影響。剖腹產(chǎn)、抗生素的使用以及人工喂養(yǎng)是影響母嬰微生物交換的主要因素，同時(shí)也將增加?jì)雰夯济庖咭约按x疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

孕婦；腸道菌群；剖腹產(chǎn)；抗生素；人工喂養(yǎng)

李勇超, 張波. 嬰幼兒腸道菌群定殖及對(duì)健康的影響研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(1): 258-262. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201601044. http://www.spkx.net.cn

LI Yongchao, Z HANG Bo. Recent progress in research on intestinal microbiota development in infants and its effect on health[J]. Food Science, 2016, 37(1): 258-262. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601044. http://www.spkx.net.cn

腸道微生物結(jié)構(gòu)和功能已成為目前生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。嬰兒體內(nèi)的微生物數(shù)量與組成主要受母體因素的影響，這些因素主要包括孕婦健康狀態(tài)、分娩方式、嬰兒喂養(yǎng)方式、孕期及嬰兒抗生素的使用等。大量的流行病學(xué)資料表明，母體孕期腸道微生物的組成與數(shù)量對(duì)嬰兒腸道微生物的定殖與發(fā)育以至對(duì)成年以后的代謝與免疫疾病有重要的影響。母體孕期腸道微生物又受多重因素的影響包括疾病、微生物感染 以及抗生素的使用等。因此，保證母體孕期的腸道微生物平衡對(duì)胎兒和嬰幼兒的健康發(fā)育至關(guān)重要。本文主要闡述孕期母體微生物與嬰幼兒腸道微生物定殖和發(fā)育的關(guān)系，為提高人類健康水平以及制定可行的治療方案提供理論依據(jù)。

1 嬰幼兒腸道菌群與免疫及代謝的關(guān)系

腸道菌群能夠產(chǎn)生多種酶，參與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝，對(duì)人體的代謝功能起著至關(guān)重要的 作用。腸道菌群對(duì)人體的免疫功能也有著重要的 作用，不僅可以促進(jìn)免疫細(xì)胞的分化、免疫器官的成 熟，而且還可以調(diào)節(jié)人體的免疫機(jī)能，如抗體的生成、T細(xì)胞分化以及增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬功能等。

新生兒腸道菌群的發(fā)育和成熟主要取決于母體和新生兒之間的菌群交換。目前的研究表明，抗生素的使用、剖腹產(chǎn)以及人工喂養(yǎng)均可影響嬰兒腸道菌群的平衡。剖腹產(chǎn)破壞了母嬰之間腸道菌群的交換，使新生兒突然從子宮環(huán)境來到外界環(huán)境，造成新生兒 的腸道菌群失衡，使嬰兒的消化功能和 免疫功能遭到破壞，從而增加了嬰兒患腹腔疾病[1-2]、哮喘[3-6]、糖尿病[7-8]以及肥胖[9-11]的風(fēng)險(xiǎn)。順產(chǎn)嬰兒由于有母親產(chǎn)道的菌群作為過渡，母親產(chǎn)道的正常菌群可以為嬰兒腸道形成一個(gè)屏障，嬰兒可以通過自身的調(diào)節(jié)逐步適應(yīng)外部環(huán)境。一些流行病學(xué)的資料表明，孕期抗生素的使用也將影響母嬰之間的菌群交換，并增加?jì)雰夯挤逝趾拖燃膊〉娘L(fēng)險(xiǎn)。人群調(diào)查發(fā)現(xiàn)，母親在嬰兒出生前2～3 個(gè)月內(nèi)服用抗生素，會(huì)使出生后嬰兒患肥胖的機(jī)率比未使用抗生素者顯著增加，同時(shí)該調(diào)查還發(fā)現(xiàn)剖腹產(chǎn)的嬰兒患肥胖的機(jī)率也顯著增加[12-13]。母乳喂養(yǎng)可促進(jìn)新生兒腸道菌群的成熟、免疫和代謝系統(tǒng)的正常發(fā)育，而人工喂養(yǎng)可使新生兒的免疫以及代謝系統(tǒng)發(fā) 育緩慢[14]。

2 孕期母體微生物的變化

孕婦在懷孕期間全身組織器官都會(huì)產(chǎn)生明顯的變化，同時(shí)陰道和腸道的微生物也會(huì)發(fā)生明顯變化并將通過分娩過程垂直傳遞給嬰兒。Aagaard[15]和Romero[16]等采集陰道分泌物標(biāo)本，提取基因組DNA，使用細(xì)菌16S rRNA通用引物擴(kuò)增V3～V5區(qū)，將產(chǎn)物進(jìn)行焦磷酸測(cè)序，研究孕婦陰道微生物的變化特點(diǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)孕婦懷孕期間陰道菌群的菌種多樣性低于未孕婦女，且種類也發(fā)生了顯著的變化，主要有乳酸桿菌、梭菌、擬桿菌和放線菌，尤其是在懷孕后期乳酸菌的種類和數(shù)量顯著增加。孕婦懷孕期間陰道菌群的穩(wěn)定性也高于未孕婦女。還有研究表明，孕婦除陰道菌群發(fā)生變化外，腸 道中菌群也隨之發(fā)生改變。Koren等[17]采用細(xì)菌16S rRNA通用引物擴(kuò)增V1、V2區(qū)，將產(chǎn)物進(jìn)行焦磷酸測(cè)序，對(duì)91 名健康孕婦不同孕期的糞便樣本進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，孕婦妊娠早期（妊娠12 周末之前）和妊娠晚期（妊娠28 周之后）的腸道微生物差異顯著，在妊娠早期，孕婦腸道腸桿菌屬和鏈球菌屬比例降低，而腸球菌屬比例增加，這些變化可能與孕期母體的內(nèi)分泌和免疫功能調(diào)節(jié)變化以適應(yīng)妊娠有關(guān)。雖然目前對(duì)孕婦腸道及陰道中菌群改變對(duì)母體及后代健康的影響機(jī)理尚不清楚，但普遍認(rèn)為這可能是一種保護(hù)機(jī)制，使母體和胎兒發(fā)生適應(yīng)性變化，為嬰 兒在接觸到其他微生物之前提供一個(gè)特殊 的微生態(tài)環(huán)境。還有研究表明，母體腸道菌群和陰道菌群的變化不是彼此獨(dú)立的，而是具有一定的相關(guān)性。妊娠35～37 周時(shí)，有許多菌群同時(shí)存在于腸道和 陰道中，如乳酸菌屬和雙歧桿菌屬等[18]。

孕婦陰道中含有大量乳酸桿菌，可使陰道保持較低的pH值，降低陰道炎癥的發(fā)生率，抑制其他有害菌群的生長(zhǎng)，并阻止菌群進(jìn)入子宮，防止羊膜、胎盤和嬰兒受到感染，同時(shí)也對(duì)出生后的嬰兒腸道消化功能有著很重要的作用[19-21]。另外乳酸桿菌的代謝產(chǎn)物過氧化氫和細(xì)菌素有抗感染的作用，乳酸桿菌產(chǎn)生的表面活性蛋白可以阻止病原體感染母體，降低母體陰道炎癥的發(fā)生率。

目前普遍認(rèn)為胎兒的生存環(huán)境是無菌的，但目前仍有一些研究表明母體子宮內(nèi)包括羊膜、胎盤和胎膜以及臍帶血中均發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌的存在[22]，但這些母體器官中是否本來就存在菌群還是被外界細(xì)菌感染所致，關(guān)于這個(gè)問題以及母體在分娩前和胎兒間 微生物是否發(fā)生 交換是一直有爭(zhēng)議存在的[23]。未來需要更多的研究和證據(jù)確定這 些因素的存在以及對(duì)胎兒和嬰兒腸道微生物 以及健康的影響。

3 新生兒體內(nèi)微生物的來源和定殖

嬰幼兒腸道微生物定殖與發(fā)展呈現(xiàn)連續(xù)的動(dòng)態(tài)變化，嬰兒出生后第1個(gè)月，其腸道細(xì)菌組成變化十分復(fù)雜且頻繁，包括一些短暫存在的 細(xì)菌，一旦腸道環(huán)境發(fā)生改變，這些細(xì)菌就會(huì)消失，但也有些細(xì)菌在成年時(shí)仍會(huì)存在，演變?yōu)楣逃屑?xì)菌。從嬰兒出生第1個(gè)月到第3年，腸道微生物多樣性增加，擬桿菌門逐漸增加，隨著嬰兒斷奶和飲食結(jié)構(gòu)的變化，微生物對(duì)碳水化合物的利用程度增加，產(chǎn)生了各種代謝產(chǎn)物如短鏈有機(jī)酸、酚類、維生素等，以滿足微生物自身和宿 主的營(yíng)養(yǎng)需要。隨著時(shí)間的推移，嬰幼兒腸道微生物 組成逐漸達(dá)到成年人的狀態(tài)[24]。

新生兒體內(nèi)的微生物主要來源于母體產(chǎn) 道、糞便以及體表的微生物，在嬰兒出生 后一些兼性 厭氧微生物如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和鏈球菌等通過分娩移植到新生兒 腸道中并不斷增殖，造成新生兒腸道的厭氧環(huán)境，從而有利于厭氧微生物如擬桿菌和雙歧桿菌的生長(zhǎng)繁殖[24-26]。母乳喂養(yǎng)是嬰兒出生后母體菌群向嬰兒體內(nèi)轉(zhuǎn)移的一種重要方式，母乳喂養(yǎng)使母體微生物包括金黃色葡萄球菌、鏈球菌、雙歧桿菌以及乳酸桿菌等不斷向嬰兒腸道轉(zhuǎn)移并加速腸道菌群的增殖和成熟[27-30]。特別重要的是母乳中含有低聚糖等益生元，使雙歧桿菌等益生菌大量增殖，益生菌和益生元共同調(diào)節(jié)嬰兒腸道菌群，建立平衡的微生態(tài)環(huán)境，抑制病原微生物的增殖、調(diào)節(jié)腸道黏膜屏障功能及免疫功能[31-35]。母乳喂養(yǎng)的嬰兒1 周歲時(shí)腸道菌群的發(fā)育已經(jīng)比較完善，3 周歲時(shí)腸道菌群基本接近成年人[24,36-37]。因此，母乳喂養(yǎng)能促進(jìn)嬰兒對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，完善嬰兒免疫系統(tǒng)和代謝系統(tǒng)的發(fā)育，是嬰兒獲得營(yíng)養(yǎng)的首選方式。

4 影響嬰兒腸道菌群定殖的因素

母體健康狀態(tài)、剖腹產(chǎn)、抗生素的使用以及人工喂養(yǎng)是影響嬰兒腸道菌群定殖的主要因素。孕婦懷孕 期間的 外部因素（藥物、疾病、壓力、重金屬或輻射等）也可能通過母體影響嬰幼兒腸道微生物的定殖。

4.1 益生菌

益生菌是一種通過改善腸道微生物平衡從而對(duì)宿主施加 有益影響的微生物，主要作用包括：調(diào)整腸道菌群的平衡、提高蛋白質(zhì)和維生素的代謝、防止便秘、產(chǎn)生抗菌素、緩解乳糖不耐癥、治療肝損傷、降低結(jié)腸癌的發(fā)病率、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫系統(tǒng)功能、降低膽固醇水平、治療泌尿系統(tǒng)感 染等。懷孕后期的 母親服用益生菌（鼠李糖乳 桿菌），分娩嬰兒體內(nèi)雙歧桿菌數(shù)量會(huì)相應(yīng)增加。

4.2 剖腹產(chǎn)

剖腹產(chǎn)和順產(chǎn)嬰兒腸道菌群的種類和數(shù)量具有顯著的差異性，剖腹產(chǎn)嬰兒在出生時(shí)由于羊膜并沒有破裂，阻止了母親產(chǎn)道菌群（乳酸桿菌屬、普氏菌屬等）進(jìn)入嬰兒體內(nèi)，所以剖腹產(chǎn)新生兒腸道菌群主要由皮膚微生物如金黃色葡萄球菌、棒狀桿菌、丙酸桿菌等組成，而順產(chǎn)新生兒腸道菌群主要由乳酸桿菌、梭菌和擬桿菌等組成[25]。剖腹產(chǎn)嬰兒隨后的腸道菌群定殖和發(fā)育也受到影響，擬桿菌和雙歧桿菌的定殖和發(fā)育延遲[38-41]，產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量顯著增加[41-45]。

4.3 抗生素

抗生素可用于嬰兒腸道感染性疾病的治療，但過量使用會(huì)改變嬰兒腸道的微生物菌群，導(dǎo)致菌群失衡[46]。目前的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及人群研究均表明，出生前和出生后的抗生素使用 均能降低嬰兒腸道菌群的 多樣性和腸道菌群的數(shù)量，其中雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量顯著降低[46-52]。

4.4 人工喂養(yǎng)

人工喂養(yǎng)以及固體食物喂養(yǎng)也會(huì)抑制嬰兒腸道菌群的增殖。人工喂養(yǎng)可增加?jì)雰耗c道有害細(xì)菌的種類和數(shù)量，主要包括大腸桿菌、艱難梭菌以及脆弱擬桿菌等，同時(shí)降低了雙歧桿菌的數(shù)量[53]。

4.5 其他因素

另外，懷孕前及懷孕期間孕婦肥胖也可促進(jìn)擬桿菌的增殖并抑制雙歧桿菌的增殖，從而破壞嬰兒腸道菌群的平衡。懷孕期間孕婦患糖尿病以及濕疹等疾病也會(huì)導(dǎo)致嬰兒腸道菌群發(fā)生改變[54]。

5 改善母嬰腸道菌群平衡的措施

嬰兒腸道菌群失衡將增加?jì)雰夯济庖吆痛x疾病的風(fēng)險(xiǎn)，因此采取措施保證嬰兒正常的腸道菌群對(duì)嬰兒以至成年以后的健康具有重要的意義。大力提倡正常順產(chǎn)、盡量減少剖腹產(chǎn)、堅(jiān)持母乳喂養(yǎng)、限制抗生素的使用等是預(yù)防嬰幼兒腸道菌群失衡的重要措施。對(duì)于懷孕期間由于抗生素的使用造成母體腸道菌群失衡以及剖腹產(chǎn)、人工喂養(yǎng)等造成的嬰兒腸道菌群失衡，則可采取一些干預(yù)措施促使腸道菌群的恢復(fù)。

5.1 孕婦腸道菌群失衡的恢復(fù)措施

懷孕期間抗生素的使用以及肥胖、糖尿病都會(huì)影響孕婦腸道微生物菌群的平衡，服用益生菌或益生 元可在一定程度上使孕婦腸道菌群恢復(fù)正常。近年來大量的研究表明，口服益生菌或益生元可顯著改善和促進(jìn)孕婦和嬰兒的腸道菌群平衡。2012年Stojanovi?等[55]的研究表明，懷孕2～3 個(gè)月的孕婦服用鼠李糖乳酸桿菌后，陰道菌群平衡且保持較低的pH值，增加腸道雙歧桿菌的數(shù)量并顯著降低母體腸道內(nèi)食物性過敏原特異性免疫球蛋白E（immunoglobulin E，lgE）抗體的含量。

其次，孕婦在懷孕期間應(yīng)注意飲 食平衡，多食用一些粗糧、豆類、蔬菜、水果等，這類食物中含有豐富的纖維素，有助于腸道的蠕動(dòng)和食物的消化，同時(shí)這些食物多是堿性食物，經(jīng)人體消化后，可使腸道形成堿性環(huán)境，有助于有益菌群的繁殖。

5.2 嬰兒腸道菌群失衡的恢復(fù)措施

剖腹產(chǎn)破壞了母體產(chǎn)道與新生兒的接觸，從而阻斷了產(chǎn)婦陰道中富含的益生菌如乳酸桿菌和雙歧桿菌等向新生兒的移植。故可通過使剖腹產(chǎn)新生兒接觸這些益生菌來恢復(fù)腸道菌群的平衡。母乳中含有豐富的益生元和益生菌，故采取母乳喂養(yǎng)是恢復(fù)和保持嬰兒腸道菌群平衡的重要措施。對(duì)于一些不能夠進(jìn)行母乳喂養(yǎng)的嬰兒，則可在奶粉中加入一些益生菌和益生元等，使其盡量接近母乳中的生物活性物質(zhì)成分[56]。

在母親懷孕期間以及分娩后限制使用抗生素，也是恢復(fù)和保持嬰兒腸道菌群平衡的一個(gè)必不可少的措施。另外，大量研究資料表明嬰兒直接口服益生菌也是快速恢復(fù)腸道菌群失衡的有效措施，口服益生元和益生菌可改變嬰兒腸道菌群組成、緩解小腸炎癥、降低患過敏性疾病的風(fēng)險(xiǎn)[57-63]。

6 結(jié) 語

嬰兒腸道的微生物數(shù)量與組成主要受孕婦的健康狀態(tài)、分娩方式、喂養(yǎng)方式以及抗生素使用等因素的影響，隨著剖腹產(chǎn)、懷孕期間抗生素使用和人工喂養(yǎng)的比例越來越高，嬰兒腸道菌群破壞的現(xiàn)象變得越來越普遍，所以我們必須采取一定的措施保證嬰兒腸道菌群的平衡，因?yàn)橐坏雰耗c道菌群失衡，嬰兒就會(huì)長(zhǎng)期處于患免疫和代謝疾病的風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)中。保持嬰兒腸道菌群平衡最好的方法是母乳喂養(yǎng)，對(duì)不能正常母乳喂養(yǎng)的嬰兒，可選擇選用營(yíng)養(yǎng)成分以及益生菌和益生元等生物活性物質(zhì)含量接近母乳的奶粉進(jìn)行人工喂養(yǎng)。

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Recent Progress in Research on Intestinal Microbiota Development in Infants and Its Effect on Health

LI Yongchao1,2, ZHANG Bo1,2,*
(1. Research Institute for Science and Technology of Functional Food, Beijing Un ion University, Beijing 100191, China; 2. College of Applied Arts and Science, Beijing Union University, Beijing 100191, China)

The gastrointestinal microbiome is determined by maternal-offspring exchanges of microbiota. The colonization and development of the gastrointestinal microbiome plays an important role in the health of infants and adults. The maternaloffspring exchanges of microbiota are affected by several factors, including cesarean section, perinatal antibioti cs and formula feeding, which can increase the risks of metabolic and immune diseases.

pregnancy; gastrointestinal microbiome; cesarean section; antibioti cs; for mula feedi ng

10.7506/spkx1002-6630-201601044

R151.4

A

2015-04-17

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD33B06）；北京聯(lián)合大學(xué)校級(jí)科研項(xiàng)目

李勇超（1991—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樯锘钚晕镔|(zhì)的功能與毒理。E-mail：liyongchaoyx@126.com

*通信作者：張波（1962—），女，教授，博士，研究方向?yàn)樯锘钚晕镔|(zhì)的功能與毒理。E-mail：zhangbo_wl@buu.edu.cn