肠道微生态与小儿抗生素相关性腹泻的关系研究*

徐 前

(天津港口医院，天津 300456)

肠道微生态与小儿抗生素相关性腹泻的关系研究*

徐 前

(天津港口医院，天津 300456)

在儿科住院患儿中，由于近年来采用大量广谱抗生素治疗感染性疾病，破坏了小儿正常肠道功能菌群的平衡，打破了各个菌群间的正常相互制约关系，从而产生了许多抗生素相关性腹泻等疾病。目前临床上常利用微生态制剂来重建人体肠道微生态系统平衡，促进内环境的稳定，同时调节肌体免疫功能，以纠正腹泻症状。本文从介绍小儿肠道微生态系统的建立过程出发，阐述抗生素相关性腹泻(antibiotic associated diarrhea，AAD)发生机制及病原学，以及微生态制剂在AAD的应用及作用机制等知识。

儿科，肠道微生态，抗生素相关性腹泻，微生态制剂

1 小儿肠道微生态系统的建立过程及影响因素

人肠道中栖息着大约50余属500多种细菌(最近通过分子生物学技术鉴定有1 000余种)，细菌数目高达1014个。肠道菌群是人体重要的微生态系统之一，直接参与人体的消化、营养吸收、能量供应、脂肪代谢、免疫调节等多方面功能，相当于人体的一个重要“器官”［1］。刚出生的婴儿由于在子宫内是处于无菌的环境，所以肠道内是无菌的。出生后，细菌迅速从口及肛门侵入，2 h左右，其肠道内很快有肠球菌、链球菌和葡萄球菌等需氧菌植入，以后随着饮食，肠道就有了更多的不同菌群进驻，说明新生儿最初定植的微生物主要来自于分娩时接触的环境［2］。这些细菌在生长过程中消耗肠道内的氧气，为专性厌氧菌的生存创造了必需的厌氧环境。生后第2日就有双歧杆菌、乳酸杆菌等专性厌氧菌定植于肠道。以双歧杆菌为主的厌氧菌发酵糖产生乳酸等有机酸，使肠道pH值迅速下降，从而促进了更多厌氧菌的定植，同时也抑制需氧菌及兼性厌氧菌的生长。1周后厌氧菌可占细菌总数的98%，此时婴儿肠道菌群基本形成，在回肠末端和结肠主要是双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌和肠球菌等。小儿一般在2～3岁后，可形成类似成人模式的肠道菌群。研究发现，在以厌氧菌为主的肠道菌群中，双歧杆菌处于优势地位［3］。同一肠道，不同类菌的空间分布也不相同，总的来说，人体肠道菌群在肠腔内形成3个生物层:深层的紧贴黏膜表面并与黏膜上皮细胞粘连形成细菌生物膜的菌群称为膜菌群，主要由双歧杆菌和乳酸杆菌组成，这两类菌是肠共生菌，是肠道菌中最具生理意义的两种细菌，对肌体有益无害;中层为粪杆菌、消化链球菌、韦荣球菌和优杆菌等厌氧菌;表层的细菌可游动称为腔菌群，主要是大肠杆菌、肠球菌等好氧和兼性好氧菌。在此之前的肠道菌群可能受到多种因素影响，如宿主胎龄、分娩方式［4］、宿主的年龄、喂养方式及饮食种类、肠道内外感染、是否应用抗生素或微生态制剂、生活环境等［5］。正常的肠道菌群与肌体之间不断地互相作用，最后形成了肠道微生态系统。

2 抗生素相关性腹泻(AAD)的发生机制及病原学

抗生素相关性腹泻主要是指使用抗生素后导致肠道菌群失调［6］而引起的腹泻，同时还包括抗生素本身毒副作用导致的腹泻。AAD为抗生素治疗中常见的不良反应，其发生率因人群及抗生素种类的差异而不同，一般为 5% ～39%［7，8］。几乎所有的抗生素都可能导致AAD。根据抗生素的类别及其作用机制，归纳其引发AAD特点如下:①广谱抗生素更易发生 AAD:广谱抗生素引起AAD的概率是窄谱抗生素的10～70倍［9］。其中广谱青霉素及其酶抑制剂的复合制剂发生率最高，其次是头孢菌素类及克林霉素。青霉素类中以阿莫西林和阿莫西林/克拉维酸报道最多，头孢菌素类中以第二、第三代头孢菌素为主。②吸收不完全或分泌进入胆汁导致肠内高浓度的抗生素易发生AAD。③联合使用抗生素较单用抗生素易发生AAD。④抗生素使用疗程越长，AAD发生率越高。

2.1 抗生素相关性腹泻的发生机制 多数学者认为:抗生素的使用打破了肠道微生态系统平衡，即导致肠道菌群失调，是引起AAD发生和发展的基础。肠道菌群失调分度:Ⅰ度是可逆的比例失调，指抗生素抑制或杀灭一部分细菌，而促进了另一部分细菌的生长，这就造成了肠道某些部位的正常菌群在组成和数量上的异常变化或移位，在诱发原因去掉后可逆转为正常比例;Ⅱ度是不可逆的比例失调，在 Ⅰ度失调基础上菌群由生理波动转为病理波动;Ⅲ度表现为原来的正常菌群大部分被抑制，只有少数条件致病菌或病原菌逐渐成为优势状态。肠道菌群失调时生理性细菌数量明显下降，肠道微生态系统的正常生理功能受到不同程度抑制;继而出现致病菌数量异常增多，肠道黏膜屏障损伤，消化吸收代谢受到影响，从而导致AAD;甚至产生伪膜性肠炎(PMC)，严重者可致死。临床上，从病理生理角度阐述AAD发生机制如下:

2.1.1 大肠糖类代谢的异常 广谱抗生素使用后不仅可以使肠道内正常菌群减少，还导致多糖发酵成短链脂肪酸减少，细菌对糖类代谢降低，致使吸收不良，肠腔中的有机酸、阳离子和糖类等滞留于肠道而引起渗透性腹泻。

2.1.2 胆汁酸代谢的异常 在小肠中未被吸收完全的初级酸可以在大肠内被细菌分解去羟基后变成次级胆酸。双胆酸如初级胆酸的鹅氧胆酸及次级胆酸的脱氧胆酸为强烈的大肠分泌刺激物。由于大量抗生素的应用，使具有去羟基作用的细菌数量减少，特别是具有7α－去羟基功能的细菌数量很低时致使鹅脱氧胆酸的浓度增加，常继发分泌性腹泻。

2.1.3 抗生素的直接作用 某些抗生素如红霉素，是胃动素受体的激动剂，可以刺激胃窦和十二指肠引起肠蠕动改变，导致腹泻、肠痉挛和呕吐。

2.2 抗生素相关性腹泻常见病原体 抗生素相关性腹泻常见病原体有艰难梭菌、产气荚膜梭菌、金黄色葡萄球菌、产酸克雷伯菌和念珠菌等。艰难梭菌能引起人的假膜性结肠炎，是已被肯定的 AAD病原体，25% ～33%［10］的AAD由艰难梭菌引起。目前，产气荚膜梭菌被公认为导致食源性和抗生素相关性腹泻的常见病原菌之一［11］。且其肠毒素结构域的研究也逐渐受到了重视［12］。艰难梭菌的致病菌株能产生2种毒素，一种是肠毒素，即毒素A;另一种是细胞毒素，即毒素B。毒素A通过改变细胞内的肌动蛋白而直接作用于结肠细胞、黏膜固有层上皮细胞和巨噬细胞，同时神经免疫细胞释放的细胞因子也有助于结肠黏膜损伤及毒素A介导的炎症反应。毒素B可使肠细胞发生明显的凋亡，出现细胞内染色质浓缩。艰难梭菌与索氏梭菌有交叉抗原，能被其毒素中和，直接损伤肠壁细胞，造成假膜性结肠炎，临床表现为腹痛、腹泻，并伴有全身中毒性症状。检测到产气荚膜梭菌肠毒素是诊断产气荚膜梭菌 AAD的依据，艰难梭菌检测阴性的AAD应考虑检测该肠毒素［13］，应用甲硝唑治疗产气荚膜梭菌相关的AAD可以缓解腹泻症状。2009年Lo T S等［14］报道了5例耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的造成AAD病例，并指出需口服万古霉素治疗。Högenauer等［15］的研究结果显示，健康人产酸克雷伯菌携带率为1.6%(6/385);在22例AAD患者中，6例诊断为抗生素相关出血性肠炎，其中5例粪便培养产酸克雷伯菌阳性，均为产细胞毒素株，对多种上皮细胞有细胞毒效应，可致上皮细胞死亡;该类型肠炎停用抗生素后病程常呈现自限性，只需补液、解痉等对症支持治疗。Vaishnavi C等［16］报道了非艾滋病的AAD患者的111个粪便(艰难梭菌毒素阴性)研究结果，念珠菌分离为纯增长(105个/毫升)粪便占28.8%。其中主要有热带念珠菌(16例)，白色念珠菌(14例)和克柔念珠菌(2例)。在中断抗生素并予制霉菌素后，可治愈。

3 儿科中AAD的发病特点

婴幼儿肠道微生态系统是逐渐形成的，肠道菌群波动较大，易受抗生素影响，AAD发病率较儿童及成人高。临床研究表明:低胎龄、低体重、低日龄为导致住院新生儿发生AAD的危险因素［17］。婴幼儿胃酸度低，免疫系统发育不完善，血清免疫球蛋白和胃肠分泌型IgA较低，补体水平低，对外界环境变化耐受力差，使用抗生素后容易发生AAD［18］。

4 微生态制剂在小儿AAD中的应用及作用机制

4.1 微生态制剂的分类

4.1.1 益生菌 益生菌指含活菌和(或)包括菌体组分及代谢产物的死菌的生物制品，经口或其他黏膜投放，能在黏膜表面处改善生物与酶的平衡或刺激特异性与非特异性免疫。最常用的益生菌是乳酸菌，包括乳酸杆菌、肠球菌和双歧杆菌，其中对乳酸杆菌研究最为广泛的是在成人和儿童中的益生菌。

4.1.2 益生元 益生元是指一类非消化性物质，但可作为底物被肠道正常菌群利用，能够选择性地刺激肠内1种或几种已存在的益生菌的生长和活性，抑制有害细菌生长，因而益生元对恢复肠道菌群生态平衡有很重要的作用。这类物质通常是寡糖类，如乳果糖、果寡糖、葡萄糖、半乳糖、大豆糖等。

4.1.3 合生元 合生元又称为合生素，是指益生菌和益生元的混合制品，或再加入维生素和微量元素等。其既可发挥益生菌的生理性细菌活性，又可选择性地增加这种菌的数量，使益生作用更显著持久。

5 常用的微生态制剂

5.1 活菌制剂丽珠肠乐(双歧杆菌活菌)每粒含O.5亿活菌，金双歧(长双歧杆菌、保加利亚乳酸杆菌、嗜热链球菌活菌)每片含0.5亿活菌，整肠生(地衣芽孢杆菌)每粒含2.5亿活菌，聚克通(乳酸杆菌、嗜酸乳酸杆菌、乳酸链球菌)每粒含0.000 2亿活菌，普尔拜尔(婴儿双歧杆菌、嗜酸乳酸杆菌、粪链球菌、蜡样芽孢杆菌)每片含0.5亿活菌。

5.2 死菌制剂 妈咪爱(乳酸菌)每粒含0.5亿死菌，乐托尔(嗜酸乳酸杆菌)每克含100亿死菌。值得说明的是，益生菌的有益作用是由其DNA介导的，因此活菌并非必需［19］。

在防治AAD中，微生态制剂始终是一个热门的探讨话题。学者 Szajewska H等［20］研究显示，使用益生剂发生AAD的风险从28.5% 降低到11.9%，使用益生剂后平均每7个接受抗生素治疗的儿童中可使一个儿童避免发生AAD。Johnston B C等［21］大量文献回顾分析也有相同结论。双歧杆菌、嗜热链球菌、乳杆菌、蜡样芽孢杆菌、屎肠球菌、布拉酵母菌等被证实能预防 AAD，尤其布拉酵母菌近年来受到重视［22，23］。2006年的一项Meta分析也证实益生菌中的布拉酵母菌、鼠李糖乳杆菌和益生菌混合制剂用于预防AAD效果相似，但只有布拉酵母菌能有效预防艰难梭菌感染引起的腹泻(CDAD)［24］。而最近，陈秀奇等［25］报道一项微生态制剂预防儿童AAD的Meta分析，得出结论是微生态制剂在一定程度上能够减少儿童AAD的发生率，且尚无相关副反应的报道，这为儿童抗生素的使用中是否应用微生态制剂提供一定的参考。在微生态制剂治疗AAD荟萃分析中，卢丽莉［26］从现有的临床证据认为，益生菌治疗小儿AAD有效。使用的双歧杆菌、乳杆菌等微生态制剂，可补充被抗生素杀灭的肠道正常菌群，纠正肠道菌群失调比例。而外源性益生菌群一方面通过与病原菌竞争营养物质，另一方面通过产生大量乳酸等物质来抑制病原体繁殖，从而维护肠道微生态系统平衡，使肠腔内pH降低，进而调节肠道正常蠕动［27］。既往研究表明:双歧杆菌通过其磷酸壁与肠黏膜上皮细胞紧密结合，建立肠道内生物屏障，可阻止致病菌吸附或侵入肠黏膜;其还能产生细胞外糖苷酶，降解肠黏膜上皮细胞的复杂多糖，使致病菌及毒素结合的受体数量减少，降低致病菌定植能力;同时其能激活体内吞噬细胞对致病菌的清除能力。乳酸杆菌能明显促进细胞分裂，促进抗体产生，还能活化吞噬细胞，刺激腹膜巨噬细胞、诱导干扰素，从而增强肌体的特异性和非特异性免疫反应，提高肌体的抗病能力。乳酸杆菌不仅是构成肠道微生态屏障的主要成分，而且还具有促进上皮细胞修复的功能。研究发现，布拉酵母菌能增加肠黏膜代谢，使局部SIgA分泌增加，提高肠道的免疫功能［28］。更重要的是布拉酵母菌能产生一种特殊蛋白酶，可减少艰难梭菌A与特异性肠黏膜受体结合，进一步阻断毒素A的肠毒素作用。此外，灭活的益生菌同样具有免疫赋活作用，还可以吸附肠道内有害物质，并为肠道存活下来的益生菌提供生长成分，有一定的调整肠道菌群作用［29］。微生态制剂中的双歧杆菌、乳酸杆菌等主要分离自健康人肠道，作为人体的一部分，这些正常菌群是人类进化过程中形成的。微生态制剂是防治小儿AAD的有效手段。

6 益生菌安全性评价

临床上应用的益生菌制剂所采用的菌株一般为人体肠道内的共生菌，大多数来源于奶制品及发酵食品，如乳酸杆菌、双歧杆菌、粪肠球菌和酵母菌等。所以这类制剂通常被认为是安全的。作为益生菌制剂最基本的条件之一是益生菌菌株不引起感染。但当肌体处于易感染状态时，如婴儿的肠道黏膜屏障还不成熟，由于放射性治疗，或是疾病本身引起的肠道损伤，肌体处于免疫力低下状态(如HIV感染者)，对于这类人群使用益生菌制剂有可能会增加机会感染的几率。

然而，在目前这个免疫功能受损患者不断增加、广泛使用抗生素及超级耐药细菌传播的时代，益生菌菌株引起感染和传播耐药性的潜在危险性应该受到关注［30］。抗生素相关性腹泻的防治应避免滥用抗生素，尤其是广谱抗生素，严格掌握疗程，并及时停药，同时给予肠道原籍菌即肠道微生态制剂，以恢复肠道微生态平衡，并采用营养支持对症治疗。

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