极低出生体质量儿肠道细菌定植的研究进展

郑耀，吴军华

作者单位： 315012 宁波，宁波大学（郑耀）；宁波市妇女儿童医院（吴军华）

肠道菌群是指人体肠道内所有的细菌，至少由1 000 种菌种构成，约含1014个细菌[1]。大量研究表明，肠道菌群对维持人体的正常代谢和各项生理功能至关重要，与多种疾病如消化系统疾病、神经系统疾病、代谢性疾病、自身免疫性疾病及癌症、炎症等发生密切相关[2-3]。近年来，随着围产医学的飞速发展和新生儿重症监护救治水平的提高，出生体质量＜1500g 的极低出生体质量儿（VLBWI）的救治成功率显著提高。但由于吸吮力弱，肠黏膜发育不成熟，免疫功能不完善，加之住院时间较长，接受各种侵入性操作较多，这使得VLBWI肠道菌群的早期建立受到极大影响。因此，了解与VLBWI肠道细菌定植有关的因素，及时发现细菌定植并采取相应措施，将直接关系到VLBWI 的生存质量。

1 早期肠道菌群的建立

过去普遍认为胎儿在母体子宫内的无菌环境中生长，其肠道内也是无菌的，新生儿肠道细菌的定植起始于分娩过程及分娩之后。然而，最近的研究结果对胎儿肠道“无菌论”提出了挑战。Collado 等[4]发现在孕妇胎盘和羊水中均含有丰富度低、多样性低的细菌微生物群，胎儿可能通过吞咽羊水而接触细菌，并开始建立肠道菌群。Aagaard 等[5]在胎盘中检测到一个独特的微生物群落，由厚壁菌门、软壁菌门、变形菌门、拟杆菌门和梭杆菌门等非致病性共生菌群组成；Gomez-Arango等[6]的研究也证实厚壁菌门和变形菌门在人类胎盘微生物群落中占主导地位。而Malmuthuge 等[7]提出，用于测序的试剂存在细菌DNA污染的风险，通过设置无样本对照，利用多种分子方法来分析绵羊胎儿环境和胎儿肠道中的微生物群，证实了妊娠晚期胎儿在子宫内是无菌的，并强调在分析宿主相关微生物群时，特别是在样本微生物量可能较低的情况下，进行适当校验的重要性。肠道细菌的定植究竟是始于子宫内还是分娩时目前仍存在争议。

新生儿肠道细菌定植是一个动态变化的过程。随着时间的变化和环境的影响，菌种变化不太稳定且个体之间存在差异性。分娩时婴儿接触母体粪便和阴道细菌，需氧菌及兼性厌氧菌通过上下腔系迅速定植。在出生后1 ～2 周内以双歧杆菌、志贺氏杆菌、球菌及假单胞菌等为主。从母乳喂养到断奶阶段中，厌氧菌在肠道逐步形成较高的多样性和优势，包括拟杆菌、普氏菌及梭菌属细菌等[8]。婴儿期肠道细菌不断丰富，其中双歧杆菌、链球菌、乳球菌和乳杆菌占主导地位，有助于叶酸生物合成和肠道内皮细胞的新陈代谢[9]。直到18 ～24 个月龄，肠道菌群才类似于极其密集和复杂的成人型菌群。

2 影响肠道细菌定植的因素

与足月儿相比，早产儿尤其是VLBWI，其肠道菌群的组成有很大的不同，比如细菌多样性降低，定植延迟，潜在与新生儿坏死性小肠结肠炎（NEC）相关的病原体增加等。此外，肠道菌群定植更易受一些普遍存在的因素的干扰，这些因素包括分娩方式、抗生素（母亲或婴儿）、胎膜早破时长、非肠道喂养、延迟喂养、胎龄、出生体质量、居住在病原菌含量丰富的新生儿重症监护病房（NICU），以及缺乏接触母亲皮肤和母乳微生物群的机会等[8]。

2.1 分娩方式 大量研究证实，分娩方式不同及在分娩过程中接触到不同的微生物对新生儿肠道细菌的定植有着深远的影响。经阴道分娩的新生儿肠道细菌主要来源于母亲的产道，以乳杆菌属为主，同时还有高丰度的双歧杆菌属、拟杆菌属、普氏菌属和纤毛菌属[10-11]；而剖宫产儿肠道菌群多来源于医院环境、医护人员及母亲的皮肤，包括葡萄球菌属、丙酸菌属、梭菌属和棒状杆菌属，以及低丰度的拟杆菌属和双歧杆菌属[10-12]。母亲肠道也是经阴道分娩新生儿细菌定植的一个重要来源。据报道，经阴道分娩的新生儿肠道细菌种类与母亲肠道细菌种类匹配度达72%，而在剖宫产儿中这一比例为41%[13]。Jakobsson 等[12]通过比较两种不同分娩方式的新生儿肠道菌群的定植情况，发现剖腹产分娩的新生儿肠道内拟杆菌门的定植延迟长达一年，而且肠道菌群的多样性较低。更有研究发现，自然分娩和剖腹产分娩的婴儿肠道菌群定植的差异会持续到7 周岁[14]。

婴儿肠道菌群的多样性与健康状况密切相关。相比较自然分娩儿，剖宫产出生的婴儿更易患感染性疾病，且生后患肥胖、免疫介导性疾病（如哮喘、炎症性肠病和关节炎）及脑功能障碍（自闭症）等疾病的风险显著提高[15]。我国剖宫产率位居世界前列，远高于世界卫生组织建议的10%～15%。从肠道菌群建立的角度提示人们需重视并减少非医学指征的剖宫产。

2.2 喂养方式 不同喂养方式对新生儿肠道菌群的定植具有重要影响。过去普遍认为母乳是无菌的，直到Benno 等[16]从母乳中分离出严格厌氧菌，说明母乳中确实存在细菌。随着传统微生物培养方法的改进和分子生物学技术的发展，越来越多的研究证实母乳中含有不同菌群，如葡萄球菌、链球菌、棒状菌、乳酸杆菌、肠球菌和双歧杆菌等[17]。国外学者多对母亲的乳汁及新生儿的粪便菌群进行基因组测序[18]，在同一对母婴的乳汁和粪便样本中发现了多个菌株，以双歧杆菌、乳酸杆菌及葡萄球菌等为主。这些研究均表明母乳是新生儿肠道菌群的重要来源。国内外研究均比较了母乳喂养和配方奶粉喂养对婴儿肠道菌群的影响[13,19]，结果发现到第7天时，母乳喂养婴儿肠道菌群以有益的双歧杆菌属、乳酸菌属为主，还有少量的拟杆菌属和梭菌属。而配方奶粉喂养婴儿肠道菌群多样性较高且有大量的潜在致病菌，包括大肠埃希菌、拟杆菌属、梭菌属及柠檬酸杆菌属、嗜胆菌属等。

早产儿对肠道氧化损伤的易感性增加，喂养方式的不同则是影响新生儿氧化应激水平的主要因素。Cai 等[20]研究显示在肠内喂养后期（2 ～4 周），喂养母乳和添加母乳强化剂的VLBWI肠道内韦荣氏球菌属丰度明显低于喂养母乳和配方奶的VLBWI，且明显观察到氧化应激水平增加，因为该菌属可以通过在人体肠道内产生丙酸，从而改善肠道屏障功能，促进抗炎和降低氧化应激来减少结肠炎的发生。

母乳喂养和配方奶粉喂养导致的婴儿肠道菌群差异主要来源于母乳寡糖（HMOs）。HMOs通过母乳传递给婴儿，可选择性的刺激有益细菌的增殖或活性，比如双歧杆菌、乳杆菌等。此外，双歧杆菌这一特定的有益肠道细菌将HMOs作为能量来源，两者所产生的有机酸使肠道环境酸度增加，抑制了大肠埃希菌、产气荚膜梭菌等致病菌的生长[21]。同时，母乳中还有其他的生物活性分子，包括sIgA、乳铁蛋白、糖巨肽及溶菌酶等，这些物质帮助有益菌的定植，并且能够联合有益菌抑制致病菌的生长，修复肠道黏膜屏障，减少腹泻的发生[22]。

2.3 抗生素的应用 VLBWI 由于在母体宫内发育时间较短，器官发育不成熟，免疫功能不完善，易出现感染性疾病及多种并发症，临床上应用抗生素治疗较多，这对肠道菌群的影响也十分明显[8]。出生后接受抗生素治疗的早产儿，其肠道菌群的建立和定植时间将延迟，肠道菌群的多样性降低，且双歧杆菌、乳杆菌等益生菌数量减少，肠球菌、肠杆菌等潜在致病菌数量增多[23]。同时，抗生素的应用时间越长对菌群的影响越大[24]。Dardas 等[25]比较了接受2d 和7d 抗生素治疗的早产儿粪便发现，抗生素应用时间越长，粪便菌群多样性越低。在应用抗生素10 d 的早产儿粪便中发现厚壁菌门和拟杆菌门最为丰富，在30d的粪便中这两个门仍然占主导地位，但变形菌门和放线菌门有所增加，这说明在停用抗生素后，肠道菌群仍处于紊乱状态。有研究显示，新生儿期抗生素的使用天数与新生儿坏死性小肠结肠炎、晚发型败血症的发生密切相关[26]。也有研究显示，抗生素的使用可增加肠道菌群耐药基因的产生，从而促进耐药菌的形成和耐药菌感染的发生[23]。因此临床医生应严格掌握适应证，合理应用抗生素。

2.4 胎龄 无论是肠道发育的成熟度，还是肠道环境中细菌的定植，出生时的胎龄与VLBWI的肠道细菌结构有重要的相关性。VLBWI 胎龄大多＜32 周，其中28～32 周早产儿的细菌多样性明显降低，个体之间的肠道系统发育也存在差异性。＜28 周的极早产儿肠道细菌定植多样性的建立速度远远落后，可能在较长一段时间内对潜在致病菌有更高的敏感性[27]。随着校正孕周的增加，细菌多样性呈上升趋势，但是与足月健康儿相比，VLBWI的许多关键菌群属的丰度较低，比如双歧杆菌、类杆菌和链球菌等，这表明了为出生胎龄较早的早产儿补充益生菌的潜在益处[28]。Korpela 等[29]报道VLBWI 的肠道细菌定植的主要驱动力是胎龄，且菌群发育结构取决于校正胎龄。在校正胎龄后的前50 周，无论是极早产儿还是晚期早产儿都遵循着肠道菌群定植的四个演替阶段，第一阶段是校正后25 ～30 周以葡萄球菌属为优势菌群；第二阶段是在校正后30周肠球菌属丰度达到高峰，其中肠球菌阶段极易在极早产儿中观察到，这一阶段可能延迟了肠道菌群定植发育的演替；第三阶段是在校正后35 周以肠杆菌属为优势菌群；第四阶段是校正后30 周以双歧杆菌属为特征，逐渐定植发育，最后在婴儿肠道菌群占据主导地位，这也是婴儿形成肠道健康微生物区系的一个重要指标。有研究发现，VLBWI 肠道菌群多样性减少，肠杆菌、假单胞菌、葡萄球菌和肠球菌等致病菌增多，真菌类和病毒类多样性明显增加[30]。刘学敏等[31]对收入NICU 的53例VLBWI出生后第1、7、14、28 和180 天（出院后）的粪便进行16SrRNA基因高通量测序及生物信息学分析发现，VLBWI住院期间肠道菌群多样性下降，变形菌门、克雷伯菌属成为优势菌，双歧杆菌属相对丰度较低。

2.5 环境因素 NICU的环境因素以及医护人员消毒隔离制度的状况与VLBWI 细菌定植的发生密切相关。刘健慧等[32]对NICU 住院治疗的早产儿进行细菌学监测发现，胃肠外营养和机械通气为细菌定植的高危因素。因为住院时间长、应用机械通气和胃肠外营养等因素，均增加了护理操作，增加了医护人员与早产儿的接触机会。Brooks 等[33]对NICU 的VLBWI 出生后每隔3 天（至30 d 止）连续进行粪便细菌DNA的16SrDNA基因组进行测序分析，同时对所在NICU房间环境如暖箱表面、键盘表面、胃管或气管导管、医护人员的手及手机表面等取样测序，并对测序后的基因组进行同源性分析，发现一半以上的样本优势菌群，如表皮葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、脆弱拟杆菌及大肠埃希菌等，为NICU 常见耐药菌。由此可见，医护人员与VLBWI 之间的接触传播应是细菌定植的重要传播方式，由水平传播造成外源性细菌定植的作用大于自身内源性菌群[32]。此外，长时间胃肠外营养容易导致肠黏膜萎缩，黏膜屏障功能受损，使细菌定植概率大大增加。同时，肠内营养管的使用利于生物膜的形成，亦增加了肠道细菌定植的风险[34]。Mourani 等[35]研究发现，气管插管的早产儿多在出生后第3 天便可发生气管内细菌定植。气管内定植菌可在早产儿躁动时随着气道分泌物发生反流及细菌易位，为下呼吸道-胃肠道途径的细菌转移定植增加了条件。

3 小结

新生儿期是人体肠道微生态系统建立的初期阶段，其构成和演变极易受到各类因素的影响，而人体的肠道微生态系统作为一个及其庞杂的生物体系，对维持人体健康起着至关重要的作用。就目前的研究表明，经阴道分娩和母乳喂养更有利于新生儿建立丰富的肠道菌群，且菌群分布相对较为均衡，应该大力提倡经阴道分娩和母乳喂养。此外，加强手卫生、环境消毒及合理应用抗生素等措施均对VLBWI肠道菌群的正常建立起着重要作用。随着对生命早期肠道菌群研究的不断深入，通过菌群的检测和调控，实现减少婴儿患病的目的，是现代医学实现“未病先防”和个性化医疗的新方向及新途径。