腸道微生態(tài)與兒科疾病的相關(guān)研究進展

李瑞仕 王澤坤 魏玉會 馮兆才 張夢倩

1天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院兒科，國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學(xué)研究中心 300381；2天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院 301617

0 引 言

腸道微生態(tài)是人體微生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分之一，是由腸道正常菌群及其所生活的環(huán)境共同構(gòu)成，其中腸道正常菌群是核心部分。近年來臨床各科疾病與腸道菌群的相關(guān)性研究逐漸增多。兒童因其獨有的生理及病理特點，在各系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展過程中都與其腸道菌群有一定的聯(lián)系。

1 腸道微生態(tài)的基礎(chǔ)研究

胎兒出生前處于無菌環(huán)境，出生時因暴露于產(chǎn)道及其周圍環(huán)境中，細菌、病毒、真菌等迅速定植，其中細菌占大部分，而腸道是其主要定植場所，從而構(gòu)成了多樣化、數(shù)量多、動態(tài)性的腸道微生物群。腸道微生物群主要有阻礙有害菌定植、參與營養(yǎng)吸收及代謝、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)成熟及應(yīng)答等生理功能[1]；此外，腸道菌群還參與情緒調(diào)節(jié)及影響人的食欲[2]等。腸道菌群數(shù)目高于人體細胞總量，按照對氧氣的需求分為需氧菌與厭氧菌，以專性厭氧菌為主，通過爭奪營養(yǎng)而抑制潛在致病菌的生長和繁殖；按照對機體的影響可分為有益菌與致病菌，在含量上，有益菌占據(jù)優(yōu)勢地位，以雙歧桿菌與乳桿菌為主，有益菌能夠刺激免疫系統(tǒng)，改變噬菌體對細菌的影響，而致病菌則以需氧菌為主，包括大腸埃希菌及腸球菌[1]。正常情況下，腸道微生態(tài)保持相對平衡狀態(tài)，發(fā)揮維穩(wěn)與促進營養(yǎng)吸收的作用。特殊條件下如早產(chǎn)、窒息、抗生素的過度使用或過早使用、分娩方式、孕母健康狀態(tài)與情志的異常變化等都會導(dǎo)致有益菌定植延遲，腸道菌群紊亂，上調(diào)炎癥反應(yīng)進而產(chǎn)生機體損傷的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。腸道微生物區(qū)系的成熟是以雙歧桿菌在厭氧菌數(shù)目上升之前的短暫升高為特征的[3]。雙歧桿菌可調(diào)控腸道黏膜屏障的發(fā)育與保持其完整性，以減少致病菌的侵襲，進而發(fā)揮對機體的保護與營養(yǎng)作用，是微生態(tài)制劑的主要菌屬。兒童腸道內(nèi)的優(yōu)勢雙歧桿菌以長雙歧桿菌、假小鏈雙歧桿菌、發(fā)酵乳桿菌為主，部分疾病的發(fā)生與雙歧桿菌等菌屬的減少呈正相關(guān)。對該優(yōu)勢菌屬的補充，有助于促進腸道恢復(fù)到正常水平，從而降低疾病的發(fā)生率。

2 呼吸系統(tǒng)疾病

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認為，肺與大腸在生理與病理上相互協(xié)調(diào)、相互影響。近年來，呼吸系統(tǒng)疾病與腸道微生態(tài)的相關(guān)性逐漸得到學(xué)界的認可，其研究也在進一步深入。具體有以下幾種呼吸系統(tǒng)疾病。

2.1 反復(fù)呼吸道感染

反復(fù)呼吸道感染為兒科肺系常見病，發(fā)病率約為20%，2～6 歲兒童高發(fā)，發(fā)病率與年齡呈負相關(guān)[4]，發(fā)病多與先天性因素或機體免疫功能低下有關(guān)。反復(fù)呼吸道感染患兒腸道菌群以大腸埃希菌為主，雙歧桿菌數(shù)量出現(xiàn)不同程度的減少，甚至兩者比例倒置，標(biāo)志腸道定植抗力下降。雙歧桿菌可刺激B 淋巴細胞分化成熟及T 淋巴細胞增殖，并增強NK 細胞的殺傷作用，促進CD4+與CD8+T 淋巴細胞的平衡。通過調(diào)節(jié)腸道菌群可顯著減少兒童上、下呼吸道感染頻次，從而可預(yù)防反復(fù)呼吸道感染[5]，以提高患兒的生活質(zhì)量。

2.2 肺炎

肺炎是近年兒科常見的感染性疾病，主要表現(xiàn)為發(fā)熱、咳嗽、氣促、肺部聽診可聞及固定的濕啰音等，其致病原因是細菌、病毒或者支原體等感染，但其發(fā)病與患兒的免疫水平密切相關(guān)。人體的免疫包括固有免疫與獲得免疫，而腸道是人體的重要免疫組分，包括人體70%～80%的固有免疫細胞，發(fā)揮著重要的免疫屏障作用。腸-肺軸理論認為，在健康的個體中，腸道和氣道微生物群落多樣，主要由擬桿菌門和厚壁菌門組成[6]。早期腸道微生態(tài)失調(diào)可能是導(dǎo)致許多呼吸道疾病發(fā)展的最重要時期，因此腸道微生物對免疫細胞的成熟和對病原體的抵抗力有著重要影響[7]。兒童免疫系統(tǒng)發(fā)育尚未完善，加之早期各種藥物的不當(dāng)使用及輔食的錯誤添加等多種原因破壞菌群均度，結(jié)果導(dǎo)致菌群失調(diào)。有研究顯示，反復(fù)肺炎患兒腸道存在腸道菌群紊亂的現(xiàn)象，多表現(xiàn)為雙歧桿菌減少、大腸桿菌增多及腸道黏膜通透性的增加[8]，推測其致病機制有可能是致病菌過度激活固有免疫而擴大炎癥反應(yīng)所導(dǎo)致。對于重癥肺炎患兒，由于禁食、缺氧、廣譜抗生素的使用等原因，患兒多存在腸道菌群失衡及腸道潛在致病菌過度增長的現(xiàn)象，且菌群失衡狀態(tài)與內(nèi)毒素水平呈正相關(guān)，并加重病情。有文獻報道，益生菌治療可降低肺部炎癥反應(yīng)，促進局部循環(huán)恢復(fù)，從而保護肺部功能[9]。其不僅可提高臨床療效，也能促進患兒肺部功能的恢復(fù)，并減少肺炎的發(fā)生。

2.3 哮喘

哮喘是小兒時期一種反復(fù)發(fā)作的、以慢性氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性為特征的異質(zhì)性疾病。研究顯示，剖宮產(chǎn)出生可改變幼兒的腸道定植菌群種類與數(shù)目，與兒童時期的哮喘易感性密切相關(guān)[10]。嬰幼兒期免疫系統(tǒng)尚未完全發(fā)育成熟，極易受到感染，這一時期多數(shù)疾病的發(fā)生發(fā)展均與免疫相關(guān)，哮喘患兒存在嚴(yán)重的Th1/Th2 細胞失調(diào)而產(chǎn)生的免疫失衡反應(yīng)現(xiàn)象，其糞便中雙歧桿菌數(shù)量明顯減少，而添加雙歧桿菌制劑后Th1/Th2 細胞比例趨于平衡。曹向可等[11]報道3 歲以下喘息患兒體內(nèi)存在雙歧桿菌減少而大腸桿菌增多的現(xiàn)象，由此可推斷出腸道微生物不僅影響免疫系統(tǒng)的發(fā)育，而且可介導(dǎo)免疫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，哮喘患者糞便中組胺分泌菌數(shù)明顯高于非哮喘患者，且組胺分泌菌的數(shù)量與疾病的嚴(yán)重程度有關(guān)[12]，此結(jié)果可為腸道菌群調(diào)節(jié)治療哮喘提供思路。

兒科呼吸系統(tǒng)疾病是兒科住院、門診治療的常見病。臨床診療中，在規(guī)范診療的同時，也需密切關(guān)注患兒的腸道菌群問題，將“肺-腸、腸-肺”理論運用于臨床，不僅可提高臨床療效，還可減少患兒的發(fā)病，進而緩解兒科就診壓力，提高兒童生活質(zhì)量。

3 消化系統(tǒng)疾病

小兒由于喂養(yǎng)不當(dāng)、飲食調(diào)護失宜等，易使其罹患消化系統(tǒng)疾病如厭食、便秘、腹瀉等。飲食攝入與吸收的不足一方面會導(dǎo)致小兒營養(yǎng)不良，另一方面也會影響其生長發(fā)育，因此如何護、養(yǎng)、調(diào)理脾胃，是兒科臨床工作的重點問題之一。腸道微生態(tài)的平衡，對于治療患兒的消化系統(tǒng)疾病至關(guān)重要。

3.1 功能性消化不良

小兒功能性消化不良的發(fā)病率為3.5%～27%[13]，占兒科疾病的8%左右,約占小兒的胃腸?？萍膊〉?0%。小兒脾胃素虛、飲食失節(jié)極易引起脾胃運化功能失調(diào)，飲食積滯，最終導(dǎo)致消化不良。兒童生長發(fā)育迅速，對于營養(yǎng)水平具有較高的需求，若出現(xiàn)消化不良極易引起營養(yǎng)不良，嚴(yán)重者可影響生長發(fā)育。對于我國大部分地區(qū)來說，兒童營養(yǎng)不良的主要原因并非是營養(yǎng)物質(zhì)的匱乏，而是厭食等原因所致的攝入不足或腹瀉等原因所致的吸收不良，厭食、腹瀉與腸道菌群的紊亂互為因果。腸道菌群有助于蛋白質(zhì)的消化與維生素的合成，增強人體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。胃腸運動障礙是消化不良發(fā)病的病理基礎(chǔ)，而胃腸運動障礙與胃腸道菌群失調(diào)間能相互影響。消化不良患者由于胃排空延遲,胃腸動力紊亂等原因易致菌群向胃內(nèi)反流，并在胃內(nèi)停留時間過長而加重胃內(nèi)菌群失調(diào)[14]。健康的腸道微生物群被破壞后，可導(dǎo)致吸收不良及更嚴(yán)重的致病菌入侵[15]。一方面可引起胃腸道動力障礙以及黏膜屏障受損進而影響消化不良的發(fā)生和發(fā)展；另一方面能通過影響腦腸軸而加重消化不良的發(fā)生[16]。當(dāng)給予益生菌制劑治療，通過調(diào)節(jié)腸道菌群，增強胃腸道蠕動，可促進患兒的消化功能[17]。有研究報道，消化吸收功能不良而導(dǎo)致生長發(fā)育指標(biāo)低于正常的兒童有可能是缺少500 bpDNA 片段所代表的益生菌所致。臨床中功能性消化不良的病因有多種，發(fā)病機制較為復(fù)雜，包括近年來關(guān)注的食物不耐受問題；但從改善其胃腸功能角度分析，腸道菌群調(diào)節(jié)是治療功能性消化不良的方法之一。

3.2 腹瀉

腹瀉是兒科夏秋季多發(fā)病，可分為感染性腹瀉與非感染性腹瀉。腸道菌群結(jié)構(gòu)失調(diào)的現(xiàn)象也存在于不同類型的腹瀉中，二者互為因果。菌群失調(diào)而導(dǎo)致腹瀉可能是破壞了如下機制所致：①非感染性腹瀉：菌群移位、短鏈脂肪酸生成障礙、乳糖結(jié)腸代謝障礙、食物過敏、胃腸激素分泌紊亂。②感染性腹瀉：因免疫器官的成熟與激活、定植拮抗作用、營養(yǎng)競爭等，進而造成水、電解質(zhì)吸收與分泌功能紊亂。嬰幼兒各器官組織發(fā)育尚未成熟，尤其是消化系統(tǒng)，胃酸和消化酶分泌量明顯不足；同時神經(jīng)系統(tǒng)對于胃腸功能的調(diào)節(jié)作用較差，加之腸道菌群定植抗力不穩(wěn)定，微生態(tài)平衡穩(wěn)定性較差，在受到外界環(huán)境的的刺激下易發(fā)生腹瀉。一旦發(fā)生腹瀉，可造成腸道屏障消失，菌群出現(xiàn)紊亂，體內(nèi)益生菌數(shù)量急劇下降，從而給病原菌侵襲與定植提供了有利條件，進而加重病情，形成惡性循環(huán)[18]。

腹瀉的治療是臨床的重點，一方面是對癥治療，另一方面是對因治療。對癥治療可通過益生菌制劑來改善癥狀，如輪狀病毒感染所導(dǎo)致的腹瀉，可通過增加益生菌如雙歧桿菌的數(shù)量而改善腸道黏膜屏障進而減輕腹瀉[19]；對因治療，如腸道感染則可通過益生菌調(diào)節(jié)腸道內(nèi)有益菌的數(shù)量來抑制致病菌數(shù)量；而對于抗生素的使用尤其是β-內(nèi)酰胺類抗生素的應(yīng)用所導(dǎo)致的雙歧桿菌、乳桿菌數(shù)量下降、產(chǎn)毒性大腸桿菌增多進而導(dǎo)致的腹瀉，則需通過口服微生態(tài)制劑可在體內(nèi)定植，繁育，提高體內(nèi)益生菌含量，調(diào)節(jié)體內(nèi)微生態(tài)失調(diào)，抑制病原菌的滋生、繁殖，來維持機體內(nèi)微生態(tài)平衡[20]。此外還可通過補充酵母如布拉酵母散劑而以黏附細菌、激活補體、保護腸黏膜屏障、降低腸腔pH 值等途徑改善腹瀉。動物實驗結(jié)果證明，膠囊化糞便微生物移植可改善仔豬因斷奶導(dǎo)致的腸道菌群失調(diào)引起的腹瀉及多種免疫應(yīng)答等[21]，均是通過調(diào)節(jié)腸道菌群狀態(tài)來治療疾病。

同為消化系統(tǒng)疾病的便秘，有報道，對便秘志愿者的益生菌和發(fā)酵乳的實驗治療后，志愿者的便秘情況有所改善，炎癥反應(yīng)降低，體內(nèi)益生菌增加，部分代謝途徑產(chǎn)生改變[22]。由此可認為，腸道菌群的調(diào)節(jié)在消化系統(tǒng)疾病的治療中扮演著重要的角色。

4 孤獨癥譜系障礙

孤獨癥譜系障礙是一組以社交障礙和重復(fù)刻板的行為與興趣為主的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病的總稱。近年來，隨著孤獨癥譜系障礙患兒的逐漸增多，目前的研究內(nèi)容尚未有明確的發(fā)病機制闡述。免疫系統(tǒng)的異常激活，如神經(jīng)炎癥、促炎細胞因子、免疫球蛋白、免疫細胞的活化和自身免疫是孤獨癥的重要危險因素[23]。

隨著腸道微生物研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)多數(shù)孤獨癥患兒至少存在一項以上的胃腸道癥狀且具有獨特的腸型，即擬桿菌屬腸型，并且在重度孤獨癥兒童中擬桿菌門、變形桿菌門含量增加更為明顯，擬桿菌/厚壁菌數(shù)值上升[24]。諸多孤獨癥患者可伴隨出現(xiàn)胃腸道癥狀，常見排便問題，更容易并發(fā)情緒相關(guān)問題，改善胃腸道癥狀后孤獨癥相關(guān)癥狀也會得到一定程度的緩解[25]。腸黏膜屏障是微生物、抗原及免疫性蛋白質(zhì)的靶點，根據(jù)腦腸軸理論，孤獨癥的發(fā)生與發(fā)展可能是由于腸黏膜屏障通透性的增加而使腸道代謝產(chǎn)物進入血液循環(huán)并影響血腦屏障增加炎癥因子進而導(dǎo)致大腦發(fā)育障礙。有報道，孤獨癥的發(fā)病時間與腸道微生物定植的時間存在一定程度的重疊，考慮腸道微生物在一定程度上可影響生命早期大腦的發(fā)育與功能，改變生后的生長發(fā)育軌跡，腸道菌群的改變導(dǎo)致了能夠產(chǎn)生神經(jīng)毒素的細菌定植，進而導(dǎo)致自閉癥狀的發(fā)生。與健康個體相比，孤獨癥患者的血清LPS 水平明顯更高，且與社交得分呈反向獨立關(guān)系[26]。Hsiao 等[27]通過胃腸道屏障缺陷和微生物區(qū)系改變制作孤獨癥特點的小鼠模型，并對其后代口服脆弱擬桿菌以糾正腸道通透性，改變微生物組成，觀察孤獨癥相關(guān)的溝通行為、刻板印象、焦慮和感覺運動行為的缺陷改善情況。實驗小鼠表現(xiàn)出血清代謝譜的改變，以及脆弱擬桿菌調(diào)節(jié)幾種代謝物的水平。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于孤獨癥患兒的腸道菌群結(jié)構(gòu)與類型的分析多采用宏基因組學(xué)、高通量測序及變性凝膠梯度電泳指紋圖譜技術(shù)，其分析結(jié)果均表明自閉癥患兒存在腸道菌群紊亂的現(xiàn)象，多表現(xiàn)為有益菌減少而致病菌增多。針對這一現(xiàn)象及對其潛在致病機制的分析，對于自閉癥患兒的治療多采取增加益生菌數(shù)量，如直接添加益生菌制劑雙歧桿菌，或通過間接添加消化酶、改變飲食習(xí)慣而改善腸道菌群的結(jié)構(gòu)。亦或是通過糞便移植技術(shù)，這種技術(shù)可使受體腸道微生物群的系統(tǒng)豐富度得以恢復(fù)；然而這一技術(shù)尚未足夠成熟加之人體的自身排異反應(yīng)以及衛(wèi)生管理挑戰(zhàn)，因此此技術(shù)仍然存在難度系數(shù)高及不安全的問題，并未得到廣泛應(yīng)用。

5 免疫相關(guān)性疾病

腸道菌群是驅(qū)動出生后免疫系統(tǒng)發(fā)育成熟和誘導(dǎo)、維持免疫反應(yīng)穩(wěn)態(tài)的基本因素。腸道微生物與免疫系統(tǒng)的發(fā)育成熟度及免疫調(diào)節(jié)密切相關(guān)，紊亂的腸道內(nèi)環(huán)境很可能造成免疫系統(tǒng)的缺陷。腸道微生物可調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的發(fā)育、成熟與功能，是免疫組成的重要部分，如雙歧桿菌可增強非特異性免疫、間接增強免疫佐劑調(diào)節(jié)作用及維持腸道黏膜屏障的穩(wěn)定性，提高機體防御功能；而免疫功能的失調(diào)可導(dǎo)致變態(tài)反應(yīng)、自身免疫反應(yīng)、免疫缺陷等免疫相關(guān)性疾病。

兒童時期免疫系統(tǒng)尚未完善，容易罹患免疫性疾病，如濕疹、過敏性紫癜、川崎病、食物不耐受等。多項研究顯示，腸道菌群的紊亂與免疫相關(guān)性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，在腸道菌群結(jié)構(gòu)上的分析多集中表現(xiàn)在雙歧桿菌、乳桿菌的定植量較正常兒童體內(nèi)減少，其中反復(fù)性濕疹患兒腸道內(nèi)雙歧桿菌的定植較正常兒童減少。而潛在致病機制則多體現(xiàn)在由于腸道菌群的紊亂而增加了腸道黏膜屏障的通透性，增強了全身炎癥反應(yīng)，從而加劇全身免疫反應(yīng)。針對這些過度的免疫反應(yīng)，在臨床治療中也多采用添加益生菌制劑調(diào)節(jié)腸道菌群多樣性進而下調(diào)過度的免疫反應(yīng)，以濕疹為例，可采用雙歧桿菌聯(lián)合鹽酸西替利嗪滴劑治療的效果較單一治療突出[28]。因此，臨床中，尤其是新冠疫情之后，兒童感染性疾病發(fā)病率雖有下降，但免疫相關(guān)性疾病卻有增多趨勢，與之感染相比，腸道微生態(tài)的調(diào)節(jié)也是非常重要的。

6 肥胖

肥胖作為兒童內(nèi)分泌代謝常見疾病之一，在兒童群體中也占有較大比重，且有逐年增多的趨勢，兒童肥胖近年來也成為世界廣泛關(guān)注的一大難題。以天津市為例，2017 年發(fā)表的一項調(diào)研結(jié)果顯示，天津市9～18 歲中小學(xué)生超重和肥胖總體檢出率為32.80%[29]。肥胖的形成與諸多因素有關(guān)，其中腸道菌群的構(gòu)成與功能與肥胖的形成密不可分。有研究發(fā)現(xiàn)，小兒肥胖厚壁菌門/擬桿菌門比例較高，雙歧桿菌及擬桿菌門數(shù)量較少，放線桿菌的比例較高（占相關(guān)基因的75%），而瘦個體的擬桿菌屬比例較高（占相關(guān)基因的42%）[30]。有動物實驗者將肥胖小鼠的腸道菌群移植到無菌小鼠體內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無菌小鼠的體質(zhì)量增加[31]。另有實驗表明，添加益生菌治療可顯著降低肥胖患兒的體質(zhì)量增長速度，穩(wěn)定身體的BMI 指數(shù)，降低體脂比重與血脂含量[32]。由此可知，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)對于改善兒童肥胖的治療具有積極的作用。

7 結(jié) 語

腸道與口腔、皮膚、泌尿等共同組成了人體的微生態(tài)系統(tǒng)，在人體正常的生理狀態(tài)下發(fā)揮著重要的作用。腸道微生態(tài)作為最復(fù)雜也是最主要的一大系統(tǒng)，與人體各臟器系統(tǒng)疾病均有一定程度的相關(guān)性，且在臨床治療中也發(fā)揮著舉足輕重的作用。由于人體是一個多系統(tǒng)組成的整體，臨床診療疾病過程中，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)可作為方法之一，但針對不同疾病仍要以規(guī)范的指南為主，配合腸道菌群的調(diào)節(jié)，這樣不僅可以輔助治療，提高療效，而且還具有一定的遠期療效。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突