早產兒腸道菌群變化及其與新生兒感染的相關性

蘇芬玲，賈陽，王昌燕

西安大興醫院新生兒科，陜西 西安 710016

新生兒出生后，腸道是菌群定植的重要場所之一，且微生物的數量、種類、相對豐度等動態平衡在物質代謝、免疫系統成熟、促進成長發育、腸道屏障功能建立等方面具有重要作用[1-2]。既往研究表明[3]，嬰幼兒腸道微生態的失衡與呼吸系統疾病、感染性疾病存在密切聯系，由于嬰幼兒期是腸道菌群建立的關鍵時期，機體免疫力下降、廣譜抗生素使用過度等因素均可能造成腸道內次要菌群大量繁殖，影響腸道菌群穩態，若此時菌群結構不穩定，不僅影響新生兒生長發育，還會引發感染性疾病[4-5]。分娩方式、喂養方式、胎齡等均可對新生兒腸道菌群定植產生影響。基于此，本研究對早產兒出生后腸道菌群變化進行觀察，并分析其與新生兒感染的關系，以期為定植菌群進行針對性調整，為預防感染風險提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性選取2019年1月至2022年1月西安大興醫院新生兒科收治的80例早產兒作為研究對象，其中男性47 例，女性33 例；胎齡29~35 周，平均(31.61±2.24)周。納入標準：(1)28 周<胎齡≤37 周；(2)單胎胎兒；(3)產婦無妊娠期并發癥；(4)產婦既往無嚴重內科病史；(5)本研究經醫院倫理委員會審核批準，且新生兒監護人知情同意。排除標準：(1)早產兒患有嚴重先天性疾病，如先天性心臟病、腦積水等；(2)母體宮內感染、貧血、心衰、子癇等；(3)無法或拒絕進行腸道菌群檢測的早產兒；(4)出生后早期死亡；(5)出生后口服過腸道益生菌藥物。

1.2 分組方法 所有早產兒進行血常規、血培養、胸片等檢查，根據相關診斷標準[6]及病原學資料，將發生新生兒感染的26例納入感染組，未發生感染的54例納入非感染組。

1.3 觀察指標 (1)血清學指標：檢測早產兒白細胞(WBC)、C 反應蛋白(CRP)、降鈣素原(PCT)等。(2)新生兒危重病例評分(NCIS)[7]：使用該評分對出生后新生兒感染危重程度進行評估，包括心率、血壓、呼吸等，得分>90 分為非危重，70~90 分為危重，<70 分為極危重。(3)腸道菌群檢測：在糾正胎齡40 周時使用一次性無菌糞便采集瓶收集早產兒糞便標本，并在2 h 內移至-80℃冰箱保存，采集量≥200 mg/份，注意標本中不能混入尿液。所有糞便標本均進行高通量16S rRNA腸道菌群測序，測序平臺為Illumina，使用腸道菌群RNA軟件讀取數據并進行過濾，通過讀取各菌群數據之間的相似重疊關系拼接成Tags，計算每個樣品拼接后Tags數目，經優化后在0.97 相似度下將其聚類為操作分類單元(OTU)用于物種分類，獲取OTU代表序列的分類學位置，通過計算機軟件得出每個樣本的菌群物種豐富度(Chaol 指數)、菌群群落多樣性(Shannon指數)并進行分析。

1.4 統計學方法 應用SPSS21.0 統計軟件分析數據。計數資料比較采用χ2檢驗；計量資料符合正態分布，以均數±標準差()表示，組間比較采用t檢驗；早產兒發生感染的影響因素采用多因素Logistic 回歸分析；早產兒感染與腸道菌群變化的關系采用Pearson相關分析法。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 感染組與非感染組早產兒的臨床資料比較 感染組與非感染組早產兒的性別、胎齡、分娩方式等比較差異均無統計學意義(P>0.05)；感染組早產兒的WBC、CRP、PCT 水平明顯高于非感染組，NCIS評分明顯低于非感染組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 感染組與非感染組早產兒的臨床資料比較[例(%)，]Table 1 Comparison of clinical data of premature infants between infection group and non-infection group[n(%),]

表1 感染組與非感染組早產兒的臨床資料比較[例(%)，]Table 1 Comparison of clinical data of premature infants between infection group and non-infection group[n(%),]

臨床資料性別分類χ2/t值0.382 P值0.536胎齡(周)分娩方式男女順娩0.213 0.013 0.832 0.910剖宮產出生時體質量(kg)產前激素應用0.126 0.206 0.900 0.650產前抗生素應用0.0760.783母親年齡(歲)胎次Apgar評分(分)喂養方式有無有無母乳0.118 0.516 0.199 0.550 0.906 0.608 0.842 0.760配方奶混合喂養WBC(×109/L)CRP(mg/L)PCT(ng/mL)NCIS評分(分)感染組(n=26)14(53.85)12(46.15)31.65±1.32 17(65.38)9(34.62)1.96±0.65 18(69.23)8(30.77)7(26.92)19(70.08)29.55±3.23 0.78±0.23 7.28±1.03 2(7.69)19(73.08)5(19.23)16.77±3.20 17.65±4.41 3.82±0.55 86.46±4.23非感染組(n=54)33(61.11)21(38.89)31.58±1.40 36(66.67)18(33.33)1.94±0.67 40(70.07)14(25.93)13(24.07)41(75.93)29.46±3.18 0.81±0.25 7.33±1.06 7(12.96)36(66.67)11(20.37)11.18±3.42 4.93±1.19 0.35±0.08 93.36±4.50 6.988 19.865 45.673 6.547 0.001 0.001 0.001 0.001

2.2 感染組與非感染組早產兒的基礎疾病發生情況比較 感染組早產兒感染性肺炎、呼吸衰竭、敗血癥的發生率明顯高于非感染組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 感染組與非感染組早產兒的基礎疾病情況比較[例(%)]Table 2 Comparison of underlying diseases of premature infants between infection group and non-infection group[n(%)]

2.3 感染組與非感染組早產兒的腸道菌群比較 感染組早產兒的雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、乳球菌屬、擬桿菌屬的豐度比及Chaol 指數、Shannon 指數明顯低于非感染組，鏈球菌屬、沙門菌屬、瓦氏菌屬、梭菌屬、葡萄球菌屬的豐度比明顯高于非感染組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表3。

表3 感染組與非感染組早產兒的腸道菌群比較()Table 3 Comparison of intestinal flora of premature infants between infection group and non-infection group()

表3 感染組與非感染組早產兒的腸道菌群比較()Table 3 Comparison of intestinal flora of premature infants between infection group and non-infection group()

項目腸道菌群相對豐度(%)腸道菌群豐度腸道菌群雙歧桿菌屬乳桿菌屬乳球菌屬擬桿菌屬鏈球菌屬沙門菌屬瓦氏菌屬梭菌屬葡萄球菌屬其他菌屬Chaol指數Shannon指數感染組(n=26)23.65±1.26 16.60±0.95 15.72±0.90 8.88±0.65 12.92±0.82 5.75±0.55 4.85±0.30 6.76±0.56 8.51±0.64 5.70±0.44 284.46±17.78 2.73±0.35非感染組(n=54)29.03±1.36 22.45±1.28 17.81±1.11 9.78±0.68 5.82±0.36 4.27±0.33 3.95±0.21 2.20±0.18 1.97±0.16 4.06±0.23 395.52±21.60 3.99±0.48 t值16.962 20.694 8.360 5.623 53.984 14.996 15.547 54.574 71.055 21.947 22.747 11.928 P值0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

2.4 早產兒發生感染的影響因素 經多因素Logistic 回歸分析結果顯示，雙歧桿菌屬、Chaol 指數、Shannon 指數是早產兒感染發生的保護性因素(P<0.05)；鏈球菌屬、沙門菌屬、葡萄球菌屬是早產兒感染發生的危險因素(P<0.05)，見表4。

表4 影響早產兒發生感染因素的多因素Logistic回歸分析Table 4 Multivariate Logistic regression analysis of influencing factors of infection occurrence in premature infants

2.5 早產兒腸道菌群變化與感染的相關性 經Pearson 相關分析法分析結果顯示，早產兒NCIS 評分與雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、乳球菌屬、擬桿菌屬豐度比、Chaol 指數、Shonnon 指數呈顯著正相關(P<0.05)，與鏈球菌屬、沙門菌屬、瓦氏菌屬、梭菌屬、葡萄球菌屬豐度比呈顯著負相關(P<0.05)，見表5。

表5 早產兒腸道菌群變化與感染的相關性Table 5 Correlation between intestinal flora changes and infection in premature infants

3 討論

研究表明，早產兒感染發生風險高，若不及時予以治療可能導致敗血癥的發生，危及生命[8]。因此探究早產兒感染發生的影響因素及相關機制有重要臨床意義，以便臨床治療中依此進行病因篩查及采取對癥措施治療，快速糾正早產兒感染。既往研究表明腸道微生物群參與遲發性膿毒癥的發生發展[9]，這提示早產兒腸道菌群變化可能與感染性疾病的發生存在相關性。

早產兒由于過早離開母體，身體各器官系統發育不成熟，體液免疫及細胞免疫均處于不成熟狀態，導致其極易發生感染性疾病。本研究中感染組感染性肺炎、呼吸衰竭、敗血癥發生率高于非感染組，這證實早產兒較正常健康新生兒更易發生感染性疾病。有研究表明，早產兒經胎盤轉運母體的IgG明顯減少，且早產兒內源性抗體形成相對較少，導致早產兒免疫功能低下，機體抵抗力及適應性均較差，導致感染風險增加。此外，還可能與腸道微生態失衡存在關系。

Cuna 等[10]研究表明早產兒的腸道微生物改變與晚發性敗血癥、壞死性小腸結腸炎等疾病有關。腸道微生物的種屬、數量及豐度等動態平衡不僅關系著新生兒的生長發育，還與新生兒的免疫能力及代謝能力密切相關。腸道微生態失衡影響腸道正常生理結構及相關功能，還會導致新生兒免疫下降。本研究中感染組雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、乳球菌屬、擬桿菌屬、Chaol 指數及Shannon 指數低于非感染組，鏈球菌屬、沙門菌屬、瓦氏菌屬、梭菌屬、葡萄球菌屬高于非感染組，且多因素Logistic 回歸分析顯示，雙歧桿菌屬、Chaol指數、Shannon指數是早產兒感染發生的保護性因素，鏈球菌屬、沙門菌屬、葡萄球菌屬是早產兒感染發生的危險因素，這提示早產兒存在腸道菌群失衡，且腸道菌群失衡是導致其感染性疾病發生的重要影響因素。腸道菌群紊亂導致益生菌減少，腸道菌群數量少，多樣性低，致病菌數量增多，破壞腸黏膜屏障功能。早產兒腸黏膜屏障功能尚未發育完全，胃酸分泌少，胃蛋白酶活性較低，胃蠕動減弱，排空延遲，病原菌定植于腸道后腸壁通透性提升，腸道微生態失衡會導致毒素通過屏障引起腸道炎癥級聯反應。且早產兒腸道修復能力弱，易誘導壞死性小腸結腸炎發生，增加敗血癥發生風險。腸道微生態失衡還會影響整個腸道免疫反應，造成腸壁缺血缺氧性損傷。此外，感染性肺炎或呼吸衰竭等疾病導致早產兒機體發生潛水反射，全身血液輸布異常，為確保重要臟器官血供而減少腸道血流量，易造成腸道微循環障礙，引起腸道缺氧、缺血性損傷。

本研究還發現早產兒NCIS 評分與雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、乳球菌屬、擬桿菌屬豐度比、Chaol 指數、Shonnon 指數呈正相關(P<0.05)，與鏈球菌屬、沙門菌屬、瓦氏菌屬、梭菌屬、葡萄球菌屬豐度比呈負相關(P<0.05)。這進一步證實早產兒感染性疾病的發生發展與腸道菌群改變相關，益生菌豐度越低、致病菌豐度越高、菌群物種豐富度越低、菌群群落多樣性越差則早產兒感染性疾病越嚴重。腸道菌群失衡導致早產兒營養吸收不良，新生兒腸道微生物群在獲得產后腸道內毒素耐受性中起至關重要的作用，可調節自然殺傷細胞、T細胞等的成熟，而腸道微生物菌群失調可能造成胃腸道疾病、炎癥、代謝障礙等，導致感染性疾病發生風險增加[11-12]。王統悅等[14]的研究表明，早產兒腸道菌群豐度增加和過度增殖與壞死性小腸結腸炎的發生密切相關，這也提示腸道菌群變化可能增加感染性疾病的發生風險；Hanada 等[15]的研究表明胃腸道黏膜表面存在獨特的微生物群落對宿主防御病毒感染具有直接、間接的影響。

綜上所述，早產兒較正常健康新生兒更易發生感染性疾病。感染早產兒存在明顯的腸道菌群失衡，菌群物種豐富度、菌群群落多樣性均降低，且菌群變化與感染性疾病的發生發展存在明顯相關性。本研究納入樣本量較少，存在選擇偏倚，且有關腸道菌群作用機制有待深入探討。