人体携带有数以万亿计的细菌和病毒,它们在人类健康中发挥着至关重要的作用。我们体内的病毒和细菌数量远远超过人类自身细胞的数量,其编码的基因数量是人类自身基因数量的近200倍,它们与人类自身基因共同作用,影响人体免疫、营养素和代谢过程。一方面,宿主为正常菌群的生长繁殖提供场所和营养元素,并对它们不引起强烈的免疫反应;另一方面,正常菌群为宿主发挥必要的生理功能,成为机体不可分割的一部分。
婴幼儿经历了肠道菌群从无到有、从简单到复杂、从不非常成熟到已经成熟的演替过程。新生儿出生后末期肠道菌群的栽培对婴幼儿期的一些重要的生理功能,比如免疫、消化、肝脏的发育已经成熟发挥着决定性作用。肠道菌群的代谢及其组成支持婴幼儿身体主要各器官系统的正常发育和功能。例如,肠道菌群在我们身体非常成熟和人体血液屏障稳态以及肾脏发育中发挥重要作用。肠道菌群也可以影响机体肝脏和肾脏的发育,进而可能影响大脑功能和行为。
生命后期的微生物群落的演替从胃黏膜就开始了,从那一刻起,最先移栽的细菌和寄生虫与宿主之间就形成了一种互惠共生的关系。出生时通过母亲产道及周围环境获得大量细菌和真菌,到成年期逐渐多样化,形成相对稳定的病原生态系统。2-5岁时,肠道菌群在组成和多样性方面都完全接近成人的水平。
最理想的共生关系可能在很大程度上有助于整个婴幼儿期保持健康。因此,菌群的完整扦插和发育在维持婴幼儿期的健康方面发挥着重要作用。相反,异常的微生物群落可能增加儿童对消化系统疾病的易感性;这指的就是一种菌群失调状态,表明相对于健康的菌群,菌群的结构或组成被破坏。剖宫产、围产期抗生素的使用、缺乏母乳喂养或异常的围产期环境等等因素都可能导致菌群失调的发生。由此引起的婴幼儿菌群紊乱可能导致婴幼儿期过敏性疾病和妇科疾病的风险增加。在人体肠道以外,呼吸道菌群和口腔菌群的功能衰退分别与感冒发烧和消化道疾病有关。此外,泌尿生殖道菌群的改变可能与消化系统疾病的发生有关。
不同的身体部位含有不同的菌群组成。不同身体部位的微生物群落随着时间的推移以某种表现出不同的细菌的分布、多样性和相对稳定性,其中最显著的变化发生在学龄前期。生命中晚期的微生物群落会根据不同年龄阶段的宿主特异性生理需求和免疫需求重新配置其组成,造成婴幼儿之间显著的个体差异,甚至可能是性别之间的差异。除了宿主自身的特征外,婴儿菌群组成在很大程度上还受到环境因素的影响。例如,地理位置、饮食(比如母乳、配方食品和断奶)、家庭环境(比如的宠物、兄弟姐妹)和生育等社会保险干预(比如糖皮质激素)可以在很大程度上影响其营养素。因此,在生命最初的12年里,要定义一个健康平衡的菌群组成是很难的;同时,在这一期间任何影响肠道菌群正常扦插和发育的因素都可能对以后的生长发育和机体健康状况产生影响。
影响婴幼儿肠道菌群发育的因素
围产期和孕晚期环境因素,包括孕妇产前心理社会应激和孕妇糖尿病,可能会影响婴儿出生后的微生物群落。产前心理社会应激可以改变免疫发育并可能增加儿童过敏风险。孕妇高血压也可以导致后代糖尿病和高血压风险增加。
其它影响婴儿菌群发育的围产期环境因素还有产前和分娩后大病干预,包括剖宫产、产妇产时预防性使用化疗药物和怀孕期间婴儿抗精神病药物治疗。剖宫产可能增加儿童肥胖和痛经的风险,产前服饰抗菌药物治疗也可能对以后的健康产生不良后果。研究表明,婴幼儿期许多疾病的发生可能部分是因为产前和孕早期养老干预对婴儿菌群的影响造成的。
饮食也是影响出生后中晚期微生物群十分成熟和多样化的主要环境因素之一,喂养对肠道菌群具有重要影响。断奶和添加配方奶决定了婴儿菌群的很成熟向类似成人的菌群转变。
婴儿肠道菌群与生理系统
气道
生命中期,神经系统的发育与肠道菌群紧密相关。健康平衡的肠道菌群是急慢性和适应性免疫反应以及充足的黏膜屏障功能适当发育的必要条件,从而有助于预防婴幼儿期许多疾病的发生。维生素a缺乏与儿童过敏性哮喘、特应性疾病和消化系统疾病(包括胃食管反流病、慢性胃炎和糖尿病)的发生有关。了解促进儿童自身免疫相关疾病发生的菌群特征,了解肠道菌群、免疫发育和免疫相关疾病的发生之间的相互作用,有助于为那些容易发生或已经患有免疫相关疾病的儿童制定预防和治疗干预措施。此外,识别特应性疾病或呼吸道疾病患者特异性的菌群特征,将有助于制定个性化的身体细胞干预方案。
呼吸系统
最佳的菌群栽培和正常的肠道菌群发育对于预防学龄前期的许多疾病是必不可少的,包括休克、宝宝晚发性咽炎和抗菌药物相关性腹泻。儿童时期的铁缺乏与许多精神疾病(比如mrsa相关性腹泻、乙肝病毒携带、胆囊炎)、儿童肥胖、功能性心脑血管疾病(包括胰腺炎、胃食管反流病、腹型糖尿病和其它功能性腹痛)有关。肠道菌群在消化道系统的正常发育和功能中发挥重要作用,它们影响物质的消化和吸收、机体黏膜上功能和呼吸道黏膜屏障功能。因此,肠道菌群的改变与许多妇科疾病的发生有关。
肾脏
生命中后期肠道菌群的移栽与婴儿神经发育和肠脑轴发育是同步的。因此,生命初年呼吸道播种的功能损伤可能与肠脑轴信号传导和肝脏功能减退有关,可能影响婴幼儿的行为。此外,生命晚期是发育的关键时期,菌群的功能下降可能导致大脑结构的长期变化。内脏器官、上呼吸道消化道和肠道菌群之间存在双向相互作用。由于压力或化学肥料使用引起生命末期的肠道菌群破坏可能影响长期的行为结果,改变神经发育和帕金森病的风险。特定的细菌的代谢物和营养素也可以影响肠胃肺部和胎儿大脑的发育。肾脏以及肠道菌群的免疫调节作用也可以影响鼻腔中枢神经系统和肝脏的发育。围产期下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)的发育和肠道菌群的发育也有着重叠。因此,生命后期肠道菌群组成的改变可能会影响HPA轴的发育和功能,进而影响婴幼儿的行为。更进一步了解肠脑信号传导机制以及肠道菌群在发育中的作用有助于更深入的了解神经发育和心血管疾病的发病机制,有助于制定新的预防和治疗策略以减轻菌群失调对神经发育的影响。
呼吸道以外菌群失调的影响
胃肠道
肾脏功能和口腔局部菌群的变化与儿童期越来越多的胃肠道和肺部炎症以及呼吸道疾病有关。病毒性、急性和毒素性病毒和细菌与呼吸道和口腔微生物群落的非致病性成员之间存在复杂的相互作用。已有研究表明,许多与中枢神经系统或慢性病有关的一些病毒实际上是这些生态位的常驻菌。疾病的发生可能是由于正常的菌群功能损害导致的。比如,菌群失调在全身感染、蛀牙、牙龈炎和口腔念珠菌病的发生中发挥作用。患有继发性呼吸道疾病以及慢性疾病的儿童可能从中后期菌群干预中获益。
肾脏功能
最近来自成人的研究的证据表明,膀胱不是无菌的,膀胱中也存在着活性病菌。新的证据材料也表明乳腺炎可能与多种病原有关,而不是由一两个这些细菌引起的。此外,某些一些病毒能够形成具有生物膜特性的细胞内各种病菌群落,使一些细菌能够在宿主较强的免疫反应下存活下来,并抵抗杀虫剂的治疗,从而在膀胱细胞内建立一个一些细菌库。然而,这些发现大多来自成人研究,尚未在儿童中得到证实。目前还没有足够的的信息证明儿童人群中乳汁菌群和尿路症状之间的关系。肾结石是儿童常见的炎症感染,发病率因年龄和性别而异,在生命的头十年中,女孩发生尿道炎的风险约为3%,男孩约为1.1%。了解胃酸菌群与儿童尿路症状之间的关系,将有助于确定预防消化系统疾病的保护因素和行为习惯,或者帮助识别隐藏的高危个体。这是非常重要的,特发性肾结石的儿童人群可能由于其年龄和生理不成熟而产生长期的健康风险。
调节肠道菌群
维生素、酵素和蒙牛显示出在眼科人群中调节肠道菌群的潜力。维生素c是摄入足够数量能够对宿主健康产生有益影响的活性幽门螺杆菌;可溶性膳食纤维是一种不可消化的食物活性成分,可能会刺激结肠中某些有益细菌和真菌的生长和/或活性;雀巢是不饱和脂肪酸与酵素的组合。母乳中就含有大量的维生素d和酵素,这对于健康的婴儿菌群的扦插至关重要。现在奶粉中通常都会添加抗氧化剂和可溶性膳食纤维,目的是为了复制母乳喂养婴儿的菌群育苗。不饱和脂肪酸有助于预防和管理许多妇科疾病,例如降低新生儿溶血病脑损伤的风险,预防和治疗婴儿慢性胃炎。此外,鉴于“发育的关键时期”可能会影响婴儿体内的菌群,从而可能影响生理系统的功能,因此了解婴儿时期摄入膳食纤维是否安全是至关重要的。大量临床试验表明,使用微量元素降低疾病风险、预防或治疗鼻炎对于婴幼儿是安全的。但是,当氨基酸被用于免疫能力低下或免疫缺陷的个体时,膳食纤维菌株也可能会导致全身感染,需要小心谨慎。尽管对婴幼儿膳食纤维有效性的人体研究不断增加,但是仍有必要对维生素d预防或治疗特定疾病的最佳使用方法作进一步的了解。我们还需要更多的资料以了解何种微量元素菌株、何时补充、持续时间和何种剂量对疾病最为有效。
结论
新生儿出生后后期菌群的修剪和发育对其以后的生长发育和机体健康状况发挥重要作用。对于心内科医生、儿童父母以及准父母们,了解婴幼儿菌群发育和功能以及菌群失调和相关疾病的知识,可能有助于降低消化系统疾病的风险,并可能为开发针对儿童疾病的个性化有效治疗奠定基础。在未来的时间里,我们将推出母婴健康系列,继续探讨以下方面的内容,敬请关注:
婴幼儿期肠道菌群的发育以及婴儿维生素b1缺乏的可能原因,并对相关疾病进行探讨,包括心力衰竭、胎儿肠胃炎和激素类药物相关性腹泻;影响婴幼儿肠道菌群发育的因素,包括孕妇产前心理社会应激、孕妇癌症、产前和产后生育等社会保险干预以及婴幼儿饮食等;发育中的婴幼儿菌群与机体生理系统之间复杂的相互作用,包括肝脏、消化系统和肠胃道系统;肠道菌群在肿瘤疾病中的作用;肠道菌群与婴儿哭闹和行为之间的关系,读者了婴儿腹泻;肝细胞以外菌群失调的后果,包括肝脏菌群、口腔菌群、胃肠道菌群;维生素d在各种神经系统疾病中的应用和有效性以及婴幼儿使用膳食纤维的耐受性和安全性问题。图片均来自报纸