王亞娟 付三仙 張貝貝

(鄭州大學第一附屬醫(yī)院，鄭州 450000)

1 腸道微生物組成及影響因素

1.1腸道微生物的組成 正常成人胃腸道中棲息著數(shù)量龐大、結構復雜的微生物群體稱為腸道微生物。研究表明成人胃腸道中包含約有500～1 000個不同種類的微生物，細菌數(shù)量約為1014個，是人體細胞數(shù)量的10倍，其編碼的基因量是人體的100多倍[1]。人體腸道微生物主要分為9個菌門，即厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形菌門(Proteobacteria)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、梭桿菌門(Fusobacteria)、螺旋菌門(Spirochaeates)、藍藻菌門(Cyanobacteria)以及Vadin BE97 菌門，其中擬桿菌門和厚壁菌門占腸道菌群總數(shù)的90%以上。

研究普遍認為，胎兒在母體子宮內(nèi)時，腸道內(nèi)呈現(xiàn)近乎無菌狀態(tài)。當胎兒出生，暴露于周圍環(huán)境時，細菌通過分娩時陰道分泌物攝入、口腔攝入、皮膚接觸以及空氣吸入等途徑進入新生兒腸道，并在腸道內(nèi)迅速定植繁殖[2,3]。首先定植的微生物主要是葡萄球菌、腸桿菌、鏈球菌等需氧菌和兼性厭氧菌；隨著氧氣的逐漸消耗，嚴格厭氧菌(如雙歧桿菌、擬桿菌、梭狀芽孢桿菌等)逐漸取代需氧菌和兼性厭氧菌的優(yōu)勢地位，成為主要的優(yōu)勢菌群并在腸道中大量繁殖[4]。約1歲時其腸道菌群結構類似于成人，并在隨后的1～2年內(nèi)逐步完善，向成人腸道菌群結構靠攏[5]。

1.2腸道菌群結構的影響因素 腸道菌群結構并不是一成不變的，其形成過程受到分娩方式、喂養(yǎng)方式、生長環(huán)境、藥物如抗生素的使用、益生菌或益生元的添加、遺傳等多種因素的影響。

1.2.1分娩方式 分娩方式?jīng)Q定了嬰兒出生后最早接觸的微生物群落，對嬰幼兒早期腸道微生物的定植有著極大的影響，尤其是對雙歧桿菌數(shù)量的影響[6-8]。母親產(chǎn)道及皮膚的微生物是嬰幼兒腸道內(nèi)細菌定植的主要來源。通過對早產(chǎn)兒糞便菌群結構分析，發(fā)現(xiàn)嬰兒消化道微生物結構和母親皮膚(順產(chǎn))或產(chǎn)道(剖宮產(chǎn))的微生物存在聯(lián)系。大量研究顯示，與剖腹產(chǎn)嬰兒相比，順產(chǎn)嬰兒腸道中擬桿菌和雙歧桿菌的定植時間較早[9]，數(shù)量較高，且腸道菌群多樣性更為豐富[8]。

1.2.2喂養(yǎng)方式 喂養(yǎng)方式對嬰幼兒腸道微生物的定植有著重要的影響。不同喂養(yǎng)方式的嬰幼兒腸道菌群的結構存在明顯差異。研究表明，人工喂養(yǎng)會使嬰兒腸道中雙歧桿菌的定植時間推遲[10]；另外，與人工喂養(yǎng)的嬰兒相比，母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道內(nèi)含有較多的乳酸菌和雙歧桿菌，同時還有少量的擬球梭菌、擬桿菌、腸桿菌和葡萄球菌[11]，并且腸道中雙歧桿菌多樣性也較高[12]。研究發(fā)現(xiàn)，母乳喂養(yǎng)嬰兒糞便中有與母體糞便中相同的細菌菌株，提示嬰幼兒早期微生物很有可能來自母乳[13]。母乳中特殊的營養(yǎng)物質(zhì)如寡聚糖，可促進雙歧桿菌和擬桿菌的生長，抑制葡萄球菌、腸球菌、韋榮球菌、梭菌及腸桿菌的生長；免疫因子和鐵蛋白對大腸桿菌和致病菌有較強抑制作用[14]。母乳中的雙歧桿菌、乳酸桿菌、鏈球菌等可以促進嬰幼兒腸道菌群的發(fā)育和免疫系統(tǒng)的成熟[15]。

1.2.3抗生素的使用 抗生素可用于治療腸道感染性疾病，但是過量或者長期使用不僅可殺死病原微生物，還會殺死腸道中的有益菌群，導致腸道菌群失調(diào)[16]。研究指出，嬰兒在使用抗生素期間，其腸道中腸桿菌、腸球菌、克雷伯桿菌比例增高，但是雙歧桿菌和擬桿菌比例降低[17]；同時腸道菌群多樣性也會降低并持續(xù)一定的時間[18]。另外母體孕期或者哺乳期抗生素治療可能會導致嬰兒腸道中擬桿菌屬和細菌總量的降低[19]。

1.2.4環(huán)境及遺傳因素 研究分析德國和芬蘭兩個國家兒童腸道微生物，發(fā)現(xiàn)芬蘭嬰兒腸道中雙歧桿菌的數(shù)量較德國嬰兒多[20]。出生于家庭人員較多的家庭的嬰兒糞便中雙歧桿菌的數(shù)量較多，但是細菌總數(shù)量較低。動物實驗表明，同一籠子中的大鼠腸道菌群結構呈現(xiàn)聚集性，而不同籠子間大鼠腸道菌群結構的差異性較大[21]。有研究表明，雙胞胎腸道菌群定植及結構相似，同卵雙胞胎高于異卵雙胞胎[22]。均表明嬰兒腸道菌群結構的形成還受環(huán)境因素和遺傳因素的影響。

嬰兒腸道菌群結構形成的關鍵時期是1歲以前，其腸道菌群結構的形成過程中受到嬰兒分娩方式、喂養(yǎng)方式、抗生素的使用等因素的影響。因此順產(chǎn)、母乳喂養(yǎng)、合理規(guī)范的使用抗生素有利于嬰兒時期腸道菌群的正常定植和發(fā)育。

2 腸道微生物與過敏性疾病

2.1過敏性疾病的流行現(xiàn)狀 過敏性疾病被世界衛(wèi)生組織(WHO)列為21世紀重點防治的三大疾病之一，同時又被認為是當今世界性的重大衛(wèi)生學問題。過敏性疾病主要包括過敏性鼻炎、哮喘、特應性皮炎、過敏性濕疹等變態(tài)反應性疾病。近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，過敏性疾病在全球范圍內(nèi)廣泛流行。2003年有調(diào)查研究顯示，美國4歲以下的兒童過敏性哮喘的發(fā)病率比20世紀80～90年代增加160%[23]。根據(jù)世界變態(tài)反應組織(World Allergy Organization，WAO)對全球30個國家過敏性疾病的流行病學調(diào)查結果顯示：約22%的人口患有不同種類的過敏性疾病。我國在2008年至2009年對北京、重慶、廣州三個城市中0～14歲兒童過敏性疾病患病率的調(diào)查結果顯示，三個城市過敏性鼻炎的患病率高達14.46%、20.42%和7.83%，過敏性哮喘的患病率分別為3.15%、7.45%和2.09%，濕疹的患病率分別是20.64%、10.02%和7.22%[24]。因此探索過敏性疾病的病因和預防過敏性疾病的發(fā)生顯得尤為重要。

2.2腸道微生物與免疫 腸道菌群是腸道免疫系統(tǒng)的重要刺激因素，它們通過不斷的刺激機體局部或全身免疫應答反應，促進腸黏膜相關淋巴組織(GALT)的成熟，增強腸黏膜的屏障功能。研究證實，以乳酸桿菌、雙歧桿菌為主的專性厭氧菌，通過與腸黏膜表面特異性受體結合構成腸黏膜上皮的生物屏障，協(xié)助機體抵御外源性致病菌的入侵，對維持機體正常的免疫功能有著舉足輕重的作用[25]。嬰兒期機體免疫系統(tǒng)的發(fā)育雖已基本完成，但其免疫功能仍不十分成熟和健全：如吞噬細胞的吞噬功能較差；機體此時發(fā)生的免疫反應多為初次反應，抗體產(chǎn)生速度慢、效價低、免疫能力較弱等[26]。因此，嬰兒出生后，隨著其與母親皮膚、陰道以及外界環(huán)境中微生物的接觸，其腸道菌群不斷定植，該過程對機體免疫系統(tǒng)分化和發(fā)育成熟至關重要。

2.3腸道微生物與過敏性疾病

2.3.1過敏患兒與健康兒童腸道菌群存在差異 研究顯示，過敏體質(zhì)兒童與健康兒童之間腸道菌群存在差異。Bj?rkstén等[27]對29例愛沙尼亞(低發(fā)地區(qū))和33例瑞典(高發(fā)地區(qū))的2歲兒童的大便進行菌群分析，發(fā)現(xiàn)過敏性患兒腸道中乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量較低，而需氧菌如大腸桿菌和金黃色葡萄球菌比例增加；且愛沙尼亞兒童糞便中產(chǎn)乳酸桿菌較瑞典兒童更為常見。Yong等[28]通過對過敏性疾病高發(fā)(英國)和低發(fā)地區(qū)(新西蘭)的嬰兒糞便中的雙歧桿菌的類型分析發(fā)現(xiàn)低發(fā)地區(qū)嬰兒糞便中均含有嬰兒型雙歧桿菌，而高發(fā)地區(qū)的嬰兒則不完全如此；另外研究還表明長雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和假小鏈雙歧桿菌能夠誘導胎兒臍血樹突狀細胞表達CD83，誘導Th2免疫反應，而嬰兒型雙歧桿菌無此作用。Kalliom?ki等[29]采用定量熒光原位雜交技術分析嬰兒腸道菌群結構，發(fā)現(xiàn)與正常嬰兒相比較，過敏嬰兒大便中梭菌較高，而雙歧桿菌較少。總之，在過敏患兒與正常兒童的腸道菌群研究中，不同的研究其腸道菌群結構可能不盡相同，但所有關于過敏患兒腸道菌群的研究均提示過敏患兒糞便中雙歧桿菌數(shù)量減少或者雙歧桿菌類別與正常兒童存在差異。

2.3.2生命早期菌群結構可能是后期過敏發(fā)生的重要因素 過敏性疾病的病因主要包括遺傳因素與環(huán)境因素兩個方面，由于人類基因表型不可能在短時期內(nèi)發(fā)生明顯的變異，因此，循證學資料顯示近年來過敏性疾病發(fā)病率增加的原因主要為環(huán)境因素[30]?！靶l(wèi)生假說”[31]認為，生命早期“過度衛(wèi)生”的生活環(huán)境和較好的衛(wèi)生條件使得微生物的暴露減少，這與過敏性疾病發(fā)生的危險性增高存在密切聯(lián)系。病原微生物引起的自然免疫可誘導Th1型細胞因子的釋放，而新生兒的免疫反應主要表現(xiàn)為Th2型，因此生命早期微生物的暴露可以刺激嬰兒Th1細胞的分化，使得Th1/Th2達到平衡，避免相對過多的Th2型細胞因子過度刺激B細胞引起IgE增高，從而降低過敏性疾病的發(fā)生率。反之，過敏性疾病的發(fā)生可能源自生命早期低水平的微生物暴露，生命早期微生物的暴露情況對其腸道菌群結構的組成有著決定性作用[32]。因此，嬰兒腸道菌群結構的組成可能是其生命后期發(fā)生過敏性疾病的重要影響因素。

新近研究表明，過敏性哮喘兒童在生命早期已經(jīng)出現(xiàn)腸道菌群結構多樣性的降低[32]。另有研究指出內(nèi)毒素暴露頻繁和家庭成員多的嬰兒的腸道菌群結構更為豐富，而生命早期腸道菌群多樣性增加，會避免過敏性疾病的發(fā)生或者減少過敏癥狀的出現(xiàn)[33]。分娩方式、喂養(yǎng)方式、抗生素的使用均可影響腸道菌群的正常定植?？股乜梢詫е履c道菌群結構的改變，引起機體免疫穩(wěn)態(tài)失衡，進而導致過敏性疾病的發(fā)生，同時引起腸道菌群結構的長期改變[34]。動物實驗研究結果顯示，新生小鼠使用萬古霉素后腸道菌群結構發(fā)生改變，且更容易發(fā)生過敏性哮喘[35]。人群研究結果指出，新生兒時糞便中的球樣梭菌XIVa種和脆弱桿菌亞組可以預測生命后期哮喘的發(fā)生[36]。挪威一項大樣本的隊列研究表明，與對照組相比孕期服用含有益生菌乳制品的母親分娩的孩子，3歲時過敏性濕疹、結膜炎的發(fā)病率較低[37]。另有研究顯示，乳酸桿菌、雙歧桿菌等益生菌可以改善腸道菌群結構的組成，通過誘導Th1類型細胞因子的產(chǎn)生，起到緩解過敏癥狀和預防過敏性疾病發(fā)生的作用[38]。因此嬰幼兒期甚至孕期腸道菌群結構對后期過敏性疾病的發(fā)生有著至關重要的影響。

3 展望

近年來，隨著腸道代謝組學、基因組學、蛋白組學的不斷發(fā)展，腸道微生物對于維持機體健康的作用越來越清晰，人們也逐漸認識到維持腸道菌群結構平衡的重要性。嬰兒期是腸道菌群結構形成的關鍵時期，其形成過程受到嬰兒分娩方式、喂養(yǎng)方式、抗生素使用等因素的影響。多項研究證明，過敏性疾病患兒腸道菌群結構和正常兒童存在明顯差異，發(fā)現(xiàn)嬰幼兒期腸道菌群結構與過敏性疾病的發(fā)生可能存在密切關聯(lián)，嬰兒期腸道菌群紊亂可能是其生命后期發(fā)生過敏性疾病的重要預測指標。因此我們應更進一步探索生命早期腸道微生物的變化與其后期發(fā)生過敏性疾病之間的關系，通過有針對性的調(diào)整腸道微生物，從而降低過敏性疾病的發(fā)病風險。同時益生菌在調(diào)整腸道菌群結構、預防過敏性疾病方面也表現(xiàn)出了積極的意義，為過敏性疾病的預防和治療提供了新的研究方向，但仍需大樣本的研究以提供證據(jù)支持。

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