郭樂倩，楊文方，劉黎明

(西安交通大學第一附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科，陜西 西安 710061)

2013年《Science》雜志在其發(fā)表的十大科學研究進展中，將腸道菌群與人體健康關系的主題列入“我的微生物，我的健康”一項中，腸道菌群越來越受到關注。嬰幼兒期是自身正常菌群建立和免疫機制逐步完善的關鍵時期，營養(yǎng)不良、患病、藥物使用等外界因素容易導致兒童菌群紊亂，繼而發(fā)生一系列感染性和過敏性疾病[1]。維持腸道菌群平衡不僅關乎嬰幼兒的健康，甚至會對一個人的終生健康產(chǎn)生深遠影響。因此，充分了解腸道微生物群的生物學意義，對于人群尤其是嬰幼兒的健康和促進其抗感染能力都是極為重要的。

人體維生素K由腸道菌群產(chǎn)生和食物供給，其中大部分是由腸道菌合成。若腸道菌群來源的維生素K分泌減少，會導致維生素K依賴性凝血因子減少，進而引起消化道繼發(fā)性出血。另外，近年來腸道菌群和骨代謝之間的關系備受關注，維生素K作為中間介質發(fā)揮關鍵作用。因此，通過調節(jié)腸道菌群以促進骨骼健康，抑制骨鈣流失，為兒童佝僂病和其他骨代謝疾病提供新的治療思路，是當前研究的熱點之一。本文在綜述嬰幼兒腸道菌群基本功能的基礎上，將深入探討其與維生素K的相關性及交互作用。

1 腸道菌群基本概述

1.1 數(shù)量及分類

腸道菌群一般指寄居在腸道內的各種微生物。據(jù)估計，成人體內約有100萬億微生物，約為人體細胞的10倍，其中80%定植于胃腸道，負載的基因組數(shù)量是人類基因組數(shù)量的100倍以上，構成了人體第2個基因組[2]。已有研究表明腸道菌群主要由細菌主導(約有500～1 000種不同物種的細菌)，但也含有古生菌、病毒、真菌、原蟲等[3]。其中擬桿菌門和厚壁菌最為常見，擬桿菌門主要包括擬桿菌屬和普雷沃菌屬，厚壁菌門主要包括梭狀芽孢菌、乳酸菌、胃瘤球菌及真桿菌等菌屬[4]。

按照對宿主的作用，腸道菌群可分為三大類：①益生菌，即腸道正常菌群，如雙歧桿菌、乳酸桿菌、類桿菌、丙酸菌、球菌等，多為專性厭氧菌，占99%以上，是優(yōu)勢菌群，它們大多粘附在腸黏膜上，通過Toll樣受體發(fā)揮積極作用；②中性菌，屬于條件致病菌，如腸桿菌、腸球菌等，以兼性需氧菌為主。一般來說，它們是維持腸道菌群生態(tài)平衡的必要成分，數(shù)量少，不會引起疾病。然而，當腸道功能異常時，其數(shù)量會顯著增加，并可能引發(fā)疾??；③有害菌，即腸道致病菌，如沙門菌、變形桿菌、假單胞菌、金黃色葡萄球菌、致病性大腸埃希菌等，占0.01%以下，大多為外源菌。

1.2 種類及其影響因素

隨著年齡的增長，腸道內的細菌構成呈現(xiàn)出一個不斷變化的過程，即腸道菌群演替：①出生和哺乳期：出生后最先在胃腸道內定植的是兼性厭氧菌，兼性厭氧菌消耗氧氣，形成缺氧環(huán)境，優(yōu)勢菌開始向嚴格厭氧菌轉變。但分娩方式、哺乳等因素會影響嬰兒的菌群結構。例如，葡萄球菌是剖宮產(chǎn)嬰兒的優(yōu)勢菌，類似于孕婦表面皮膚的菌群，乳酸菌、普雷沃氏菌和阿托波氏菌等則是陰道分娩嬰兒的優(yōu)勢菌；②離乳期：以類桿菌、消化球菌和梭菌等為主，由于該階段膳食種類逐漸豐富，腸道內菌種也隨之變得多樣化，在2歲左右逐漸穩(wěn)定[5]；值得注意的是，從出生到3歲是腸道菌群建立和平衡的關鍵時期。在此期間，喂養(yǎng)方式、飲食結構、生活習慣、患病及藥物的使用等都會影響腸道菌群的定植，并在一定程度上影響嬰幼兒未來的健康[6]；③成年期：腸道菌群較為穩(wěn)定，以雙歧桿菌為優(yōu)勢菌種；④老年期：腸道菌群中雙歧桿菌、厚壁菌等有益菌比例下降，而變形桿菌、葡萄球菌等比例增多，免疫系統(tǒng)功能逐漸下降，被稱為嬰兒時期的“逆過程”。

2 嬰幼兒腸道菌群的功能

腸道菌群，尤其是益生菌維持動態(tài)平衡并與嬰幼兒機體相互作用，在促進健康方面發(fā)揮著極其重要的作用，其部分功能如下。

2.1 屏障及保護

微生物對腸道有屏障性、占位性的保護作用，構成了嬰幼兒的一道重要防線，可以有效防止外源微生物的侵襲。研究發(fā)現(xiàn)，益生菌能誘導大鼠腸道上皮細胞增殖，增加微絨毛長度，加大腸道表面積，提高吸收能力[7]。另外，腸道菌群通過定植抗力，可以競爭性結合腸道中的黏附位點和某些營養(yǎng)物質，使外源性病原體無法在腸道中定植[8]。維持腸道屏障功能，促進適當?shù)拿庖叻磻捎行У挚共≡⑸锴忠u。

2.2 營養(yǎng)及代謝

腸道正常菌群可以通過物質合成、代謝與轉化為機體供能。在結腸，碳水化合物發(fā)酵是主要的能量來源。通過擬桿菌產(chǎn)生的糖苷水解酶、糖苷轉移酶、多糖水解酶等消化酶，將宿主內難以消化的食物殘渣和上皮細胞分泌的內生黏液分解成易于吸收的短鏈脂肪酸和丁酸鹽。丁酸鹽作為結腸細胞的能量來源，可有效調節(jié)結腸運動、增強內臟血流。此外，丁酸鹽可以通過阻止?jié)撛诓≡w的過度生長，誘導細胞凋亡，發(fā)揮抗結直腸癌作用[9]。

腸道菌群還能通過肝腸循環(huán)等多種代謝途徑參與藥物和其他外來化合物的分解代謝。例如，乳酸菌可以通過產(chǎn)生膽鹽水解酶水解膽鹽，從而抑制腸肝循環(huán)重吸收，致使膽鹽從糞便中丟失增多。為了維持體內膽鹽的平衡，血液中膽固醇逐漸被轉移到肝臟中產(chǎn)生更多的膽鹽，血液中膽固醇也隨之降低[10]。此外，腸道菌群還具有豐富的蛋白質代謝機制，通過微生物蛋白酶、肽酶和人蛋白酶串聯(lián)發(fā)揮作用。

2.3 免疫及過敏

益生菌等腸道菌群作為抗原，不僅能促進宿主免疫器官的發(fā)育，還能刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫應答，維持腸道內環(huán)境的穩(wěn)定和微生態(tài)平衡。腸道的黏膜層棲息著大量的微生物，如黏膜免疫球蛋白A(secretory immuno-globulin A，SIgA)、抗菌肽和免疫細胞等，對宿主的免疫具有一定的調節(jié)作用。Sj?gren等[11]研究發(fā)現(xiàn)，新生兒糞便中雙歧桿菌的數(shù)量與SIgA濃度呈正相關關系，提示雙歧桿菌能促進黏膜免疫系統(tǒng)IgA的分泌和成熟。雙歧桿菌及其裂解物均能激活淋巴細胞，促進抗體的產(chǎn)生以及淋巴細胞因子(IL-2、IL-10、腫瘤壞死因子等)的分泌，增強免疫系統(tǒng)對惡性細胞的識別能力和抗感染能力。

另外，乳酸菌能促進輔助性T細胞的發(fā)育，預防IgE介導的過敏反應[12-13]。Taibi等[14]研究表明添加益生菌有利于改善腸道功能，并能預防食物過敏的發(fā)生；Kimura等[15]發(fā)現(xiàn)嗜酸乳桿菌能有效減輕嬰幼兒花粉過敏的癥狀；另外，Kim等[16]采用隨機雙盲空白對照試驗對于112名存在家族過敏史的產(chǎn)婦進行益生菌混合干預，結果表明，子代出生一年內濕疹的發(fā)生率明顯低于對照組。

2.4 內分泌調節(jié)

從兒童剛出生起，腸道細菌定植就對內分泌系統(tǒng)的成熟有一定的促進作用，腸道菌群與激素的相互作用顯著影響宿主的新陳代謝和內分泌功能。研究發(fā)現(xiàn)，應激誘導的神經(jīng)內分泌激素可以影響細菌生長，許多參與宿主激素代謝的酶，包括腎上腺素、去甲腎上腺素、多巴胺和褪黑素等，可能會影響細菌基因表達[17]，反之細菌的表達影響宿主的健康。例如兒茶酚胺能增強細菌附著在宿主組織上的能力，并影響細菌的生長和毒力[17]。另一方面，細菌的這些內分泌效應影響多種機體反應，包括行為、代謝、食欲和免疫應答等。

3 嬰幼兒腸道菌群與維生素K

3.1 嬰幼兒腸道菌群與維生素K相關性

除上述提到的參與基本的能量及物質代謝外，人體腸道內的正常菌群如雙歧桿菌、乳酸桿菌等還能合成多種維生素，特別是維生素K和B族維生素(如維生素B1、B2、B6、B12、維生素PP、葉酸、泛酸、生物素)，而人從食物中可獲取的量非常少。天然存在的脂溶性維生素K包括維生素K1和維生素K2。維生素K1廣泛存在于綠色植物中，是食物中維生素K的主要來源。維生素K1主要在回腸吸收，與體內膽汁酸鹽和脂肪狀況有關，通過淋巴系統(tǒng)可傳遞到肝臟中，催化凝血因子的羧化過程[18]。維生素K2主要由大腸桿菌屬的擬桿菌屬、真細菌屬和丙酸菌屬合成，存在于納豆、豆腐、奶酪等發(fā)酵食品中[18]。維生素K2主要輸送到肝外組織，在骨骼和動脈血管中起作用[19]。另外，費氏丙酸桿菌ET-3可產(chǎn)生大量維生素K2前體物質，通過激活芳香烴受體，參與物質代謝和解毒過程，抑制腸道炎癥[20]。

嬰兒出生后需常規(guī)補充維生素K，其缺乏的原因大致有以下方面：①維生素K經(jīng)過胎盤的通透性差，母乳中維生素K含量較低(1～15μg/L)，因此提示臨床醫(yī)生應根據(jù)母乳喂養(yǎng)上述弊端采取積極有效的應對措施，從而降低晚發(fā)性維生素K缺乏發(fā)生率、預防部分顱內出血[21]；②腹瀉可造成腸道菌群失調，且因嬰幼兒腸道菌群尚未充分建立，進一步導致維生素K合成減少；③抗生素的使用抑制了腸道菌群，與維生素K具有競爭性抑制作用?？傊?，腸道菌群合成的維生素K是機體補充維生素、維持維生素水平穩(wěn)定的重要方式之一，當身體疾病、抗生素等藥物使用以及其他方式誘導腸道菌群失調時，體內維生素水平可能會產(chǎn)生大幅波動，此時，機體就容易出現(xiàn)各種維生素缺乏癥狀，影響機體的生命活動。

3.2 嬰幼兒腸道菌群、維生素K與骨代謝

近年來研究發(fā)現(xiàn)，維生素K在骨代謝和骨礦化過程中發(fā)揮重要的作用。維生素K，特別是維生素K2，通過促進谷氨酸γ-羧基化骨鈣素的合成和分泌，抑制骨吸收，促進骨形成，從而提高骨量。維生素K水平的降低可引起未羧化骨鈣素升高，骨密度降低，骨量減少。另外，維生素K還可通過調節(jié)鈣平衡，間接影響骨代謝，可能的影響機制為維生素K與骨鈣素、IL-1、IL-6水平合成有關[22]。有研究顯示當維生素K2、維生素D以及鈣同時存在時，可有效提高骨礦含量，增強骨密度，提示含天然維生素K2的益生菌制劑能有效防治鈣攝入量不足引起的骨代謝疾病[23]。

上述研究提示維生素K能參與鈣的代謝，與骨形成關系密切，而添加益生菌可促進腸道微生物對這些維生素的合成。以往有學者通過動物實驗研究發(fā)現(xiàn)在維生素K缺乏的情況下，在雞的飼料中添加凝結芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌，均增加了幼雞血漿中降鈣素的水平，降低了甲狀旁腺素水平，提示凝結芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌這兩種益生菌可有效調控維生素K缺乏肉雞的鈣磷代謝相關激素的水平。因此，可以認為，腸道微生態(tài)作為人體最大的生態(tài)系統(tǒng)，具有調節(jié)機體免疫、促進細胞正常代謝、促進骨骼健康、抑制骨鈣流失等功能。應用益生菌等腸道菌群改善骨代謝，預防嬰幼兒佝僂病等骨代謝疾病是目前研究的新熱點。

隨著對腸道菌群研究的不斷深入，腸道菌群對嬰幼兒的重要性逐漸被學者們發(fā)現(xiàn)及認可。腸道菌群在保護嬰幼兒腸道、改善新陳代謝和調節(jié)機體免疫等方面發(fā)揮著重要的生物學作用，并能通過與維生素K的交互作用，促進兒童骨骼健康、抑制骨鈣流失，發(fā)揮骨代謝的調節(jié)作用。但是，腸道微生物種類繁多，數(shù)量龐大，不同菌種對人體腸道和健康的影響機理有待進一步研究，腸道菌群、維生素K與骨代謝的相關性還需在大樣本、前瞻性研究中進一步探索。