婴幼儿肠道菌群定殖及对健康的影响研究进展

婴幼儿肠道菌群定殖及对健康的影响研究进展

李勇超1,2，张 波1,2,*

（1.北京联合大学功能食品科学技术研究院，北京 100191；2.北京联合大学应用文理学院，北京 100191）摘 要：新生儿的肠道菌群主要来源于母体和新生儿之间的菌群交换。婴儿肠道菌群的定殖和发育对婴幼儿期乃至成年以后的健康有着重要的影响。剖腹产、抗生素的使用以及人工喂养是影响母婴微生物交换的主要因素，同时也将增加婴儿患免疫以及代谢疾病的风险。

关键词：孕妇；肠道菌群；剖腹产；抗生素；人工喂养

Recent Progress in Research on Intestinal Microbiota Development in Infants and Its Effect on Health

LI Yongchao 1,2, ZHANG Bo 1,2,*

(1. Research Institute for Science and Technology of Functional Food, Beijing Union University, Beijing 100191, China;

2. College of Applied Arts and Science, Beijing Union University, Beijing 100191, China)Abstract: The gastrointestinal microbiome is determined by maternal-offspring exchanges of microbiota. The colonization and development of the gastrointestinal microbiome plays an important role in the health of infants and adults. The maternal-offspring exchanges of microbiota are affected by several factors, including cesarean section, perinatal antibiotics and formula feeding, which can increase the risks of metabolic and immune diseases.

Key words: pregnancy; gastrointestinal microbiome; cesarean section; antibiotics; formula feeding DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601044

中图分类号：R151.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2016）01-0258-05

引文格式：

李勇超, 张波. 婴幼儿肠道菌群定殖及对健康的影响研究进展[J]. 食品科学, 2016, 37(1): 258-262. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601044.

LI Yongchao, ZHANG Bo. Recent progress in research on intestinal microbiota development in infants and its effect on health[J]. Food Science, 2016, 37(1): 258-262. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601044.

收稿日期：2015-04-17

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD33B06）；北京联合大学校级科研项目

作者简介：李勇超（1991—），男，硕士研究生，研究方向为生物活性物质的功能与毒理。E-mail ：liyongchaoyx@ *通信作者：张波（1962—），女，教授，博士，研究方向为生物活性物质的功能与毒理。E-mail ：zhangbo_wl@

肠道微生物结构和功能已成为目前生命科学和医学领域的研究热点。婴儿体内的微生物数量与组成主要受母体因素的影响，这些因素主要包括孕妇健康状态、分娩方式、婴儿喂养方式、孕期及婴儿抗生素的使用等。大量的流行病学资料表明，母体孕期肠道微生物的组成与数量对婴儿肠道微生物的定殖与发育以至对成年以后的代谢与免疫疾病有重要的影响。母体孕期肠道微生物又受多重因素的影响包括疾病、微生物感染以及抗生素的使用等。因此，保证母体孕期的肠道微生物平衡对胎儿和婴幼儿的健康发育至关重要。本文主要阐述孕期母体微生物与婴幼儿肠道微生物定殖和发育的关系，为提高人类健康水平以及制定可行的治疗方案提供理论依据。

1 婴幼儿肠道菌群与免疫及代谢的关系

肠道菌群能够产生多种酶，参与营养物质的代谢，

对人体的代谢功能起着至关重要的作用。肠道菌群对人体的免疫功能也有着重要的作用，不仅可以促进免疫细胞的分化、免疫器官的成熟，而且还可以调节人体的免疫机能，如抗体的生成、T 细胞分化以及增强巨噬细胞的吞噬功能等。

新生儿肠道菌群的发育和成熟主要取决于母体和新生儿之间的菌群交换。目前的研究表明，抗生素的使用、剖腹产以及人工喂养均可影响婴儿肠道菌群的平衡。剖腹产破坏了母婴之间肠道菌群的交换，使新生儿突然从子宫环境来到外界环境，造成新生儿的肠道菌群

失衡，使婴儿的消化功能和免疫功能遭到破坏，从而增加了婴儿患腹腔疾病[1-2]、哮喘[3-6]、糖尿病[7-8]以及肥胖[9-11] 的风险。顺产婴儿由于有母亲产道的菌群作为过渡，母亲产道的正常菌群可以为婴儿肠道形成一个屏障，婴儿可以通过自身的调节逐步适应外部环境。一些流行病学的资料表明，孕期抗生素的使用也将影响母婴之间的菌群交换，并增加婴儿患肥胖和哮喘等疾病的风险。人群调查发现，母亲在婴儿出生前2～3 个月内服用抗生素，会使出生后婴儿患肥胖的机率比未使用抗生素者显著增加，同时该调查还发现剖腹产的婴儿患肥胖的机率也显著增加[12-13]。母乳喂养可促进新生儿肠道菌群的成熟、免疫和代谢系统的正常发育，而人工喂养可使新生儿的免疫以及代谢系统发育缓慢[14]。

2 孕期母体微生物的变化

孕妇在怀孕期间全身组织器官都会产生明显的变化，同时阴道和肠道的微生物也会发生明显变化并将通过分娩过程垂直传递给婴儿。Aagaard[15]和Romero[16]等采集阴道分泌物标本，提取基因组DNA，使用细菌16S rRNA通用引物扩增V3～V5区，将产物进行焦磷酸测序，研究孕妇阴道微生物的变化特点，结果发现孕妇怀孕期间阴道菌群的菌种多样性低于未孕妇女，且种类也发生了显著的变化，主要有乳酸杆菌、梭菌、拟杆菌和放线菌，尤其是在怀孕后期乳酸菌的种类和数量显著增加。孕妇怀孕期间阴道菌群的稳定性也高于未孕妇女。还有研究表明，孕妇除阴道菌群发生变化外，肠道中菌群也随之发生改变。Koren等[17]采用细菌16S rRNA通用引物扩增V1、V2区，将产物进行焦磷酸测序，对91 名健康孕妇不同孕期的粪便样本进行了研究，结果表明，孕妇妊娠早期（妊娠12 周末之前）和妊娠晚期（妊娠28 周之后）的肠道微生物差异显著，在妊娠早期，孕妇肠道肠杆菌属和链球菌属比例降低，而肠球菌属比例增加，这些变化可能与孕期母体的内分泌和免疫功能调节变化以适应妊娠有关。虽然目前对孕妇肠道及阴道中菌群改变对母体及后代健康的影响机理尚不清楚，但普遍认为这可能是一种保护机制，使母体和胎儿发生适应性变化，为婴儿在接触到其他微生物之前提供一个特殊的微生态环境。还有研究表明，母体肠道菌群和阴道菌群的变化不是彼此独立的，而是具有一定的相关性。妊娠35～37 周时，有许多菌群同时存在于肠道和阴道中，如乳酸菌属和双歧杆菌属等[18]。

孕妇阴道中含有大量乳酸杆菌，可使阴道保持较低的pH值，降低阴道炎症的发生率，抑制其他有害菌群的生长，并阻止菌群进入子宫，防止羊膜、胎盘和婴儿受到感染，同时也对出生后的婴儿肠道消化功能有着很重要的作用[19-21]。另外乳酸杆菌的代谢产物过氧化氢和细菌素有抗感染的作用，乳酸杆菌产生的表面活性蛋白可以阻止病原体感染母体，降低母体阴道炎症的发生率。

目前普遍认为胎儿的生存环境是无菌的，但目前仍有一些研究表明母体子宫内包括羊膜、胎盘和胎膜以及脐带血中均发现有细菌的存在[22]，但这些母体器官中是否本来就存在菌群还是被外界细菌感染所致，关于这个问题以及母体在分娩前和胎儿间微生物是否发生交换是一直有争议存在的[23]。未来需要更多的研究和证据确定这些因素的存在以及对胎儿和婴儿肠道微生物以及健康的影响。

3 新生儿体内微生物的来源和定殖

婴幼儿肠道微生物定殖与发展呈现连续的动态变化，婴儿出生后第1个月，其肠道细菌组成变化十分复杂且频繁，包括一些短暂存在的细菌，一旦肠道环境发生改变，这些细菌就会消失，但也有些细菌在成年时仍会存在，演变为固有细菌。从婴儿出生第1个月到第3年，肠道微生物多样性增加，拟杆菌门逐渐增加，随着婴儿断奶和饮食结构的变化，微生物对碳水化合物的利用程度增加，产生了各种代谢产物如短链有机酸、酚类、维生素等，以满足微生物自身和宿主的营养需要。随着时间的推移，婴幼儿肠道微生物组成逐渐达到成年人的状态[24]。

新生儿体内的微生物主要来源于母体产道、粪便以及体表的微生物，在婴儿出生后一些兼性厌氧微生物如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和链球菌等通过分娩移植到新生儿肠道中并不断增殖，造成新生儿肠道的厌氧环境，从而有利于厌氧微生物如拟杆菌和双歧杆菌的生长繁殖[24-26]。母乳喂养是婴儿出生后母体菌群向婴儿体内转移的一种重要方式，母乳喂养使母体微生物包括金黄色葡萄球菌、链球菌、双歧杆菌以及乳酸杆菌等不断向婴儿肠道转移并加速肠道菌群的增殖和成熟[27-30]。特别重要的是母乳中含有低聚糖等益生元，使双歧杆菌等益生菌大量增殖，益生菌和益生元共同调节婴儿肠道菌群，建立平衡的微生态环境，抑制病原微生物的增殖、调节肠道黏膜屏障功能及免疫功能[31-35]。母乳喂养的婴儿1 周岁时肠道菌群的发育已经比较完善，3 周岁时肠道菌群基本接近成年人[24,36-37]。因此，母乳喂养能促进婴儿对营养物质的吸收利用，完善婴儿免疫系统和代谢系统的发育，是婴儿获得营养的首选方式。

4 影响婴儿肠道菌群定殖的因素

母体健康状态、剖腹产、抗生素的使用以及人工喂