儿童肠道微生态系统的特点与疾病

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󰀁专家笔谈󰀁

儿童肠道微生态系统的特点与疾病

四川大学华西第二医院儿科(四川成都

󰀂中图分类号

R725

󰀂文献标识码

A

610041)毛萌

󰀂文章编号 1000-3606(2005)10-679-04

自10年Tissier教授发现双歧杆菌并命名以来,人们一直没有放弃对双歧杆菌的研究。既往的研究已经明确:人在出生后大约5~6h就有双歧杆菌定植于肠道内,1~2周后成为肠道的优势种群。双歧杆菌不但伴随人体终身,而且与人体肠道功能、免疫功能和营养代谢密切相关,是保证儿童正常生长发育所必需的。充分认识儿童肠道微生态系统形成的规律和特点,对在临床上正确诊断和处理腹泻相关性疾病很有帮助。

一、几个重要概念

(一)微生态学(microecology):即微观生态学,是研究正常微生物群各个成员之间、正常微生态群与其宿主(动物、植物和人)之间相互关系的生命科学的分支,是细胞水平、分子水平的生态学。

(二)微生态制剂(microecologics,microeco󰀁logicalpreparation):利用正常菌群成员或其促进物质制备成的活的微生物制品,以补充和充实微群落内涵,改变不正常的微群落成分,维持和调整微生态平衡,达到防治疾病促进健康的目的。

(三)益生菌或益生菌制品(probiotics):能改善肠道菌群平衡,有益地作用于宿主动物的活的微生物食品或饲料添加剂。益生菌应具备的条件:!制作过程中能保持活性并能工业化生产;∀在使用和保存或运输过程中能保持活性和稳定性;#在微生态竞争中能存活下来;∃能够为宿主提供有效的有益于健康的功能。

(四)益生元(prebiotics):是一类通过选择性地刺激一种或几种结肠内有益菌生长和/或活性,有益地作用于宿主、改善宿主健康的非消化性食物成分(non_digestiblefoodingredients)。

(五)合生元(synbiotics):是指由益生菌和益生元混合的复合制剂。合生元既强调其含有通过宿主消化道屏障存活并定植而产生相当生理作用的活的微生物,又强调其内含有不被人类消化和利用的促进一种或几种生理性细菌生长、繁殖的物质。

二、肠道微生态系统的建立及其影响因素

(一)肠道微生态系统的建立:新生儿刚出生时其胎粪是无菌的,出生大约2h左右开始即可从肠

道检出大肠杆菌、肠球菌、葡萄球菌等,其数量不断增加,24h大肠杆菌占优势,可达到108~1011/g(湿粪)。

细菌在生长过程中消耗肠道内的氧气,降低了局部氧化还原电势,从而为专性厌氧菌的建立和生存创造了必需的厌氧条件。专性厌氧菌特别是双歧杆菌发酵糖产生醋酸和乳酸,使肠道pH值迅速下降,促进了以双歧杆菌为首的厌氧菌的定植,且厌氧菌的数目逐渐增加成为优势菌,反过来又抑制需氧菌及兼性厌氧菌的生长,最终肠道菌群在种类和数量上逐渐趋于稳定。

肠道菌群的数量和种类基本稳定后,其功能也达到较佳状态,此状态叫做峰顶(climax),个体肠道从出生时的无菌环境发育到峰顶的过程叫做演替(succession),演替一般需3年左右的时间(见图1)。也有人认为2岁后儿童的肠道菌群即与成人相似。演替过程受许多外界因素的影响,也受到自身生理变化的影响。

[1]

图1出生后肠道微生态系统的建立(演替)示意图

特定部位的正常微生物群在种类和数量结构正常时,与宿主间达成微生态平衡(eubiosis),发挥其有益于机体的作用。反之,由于某些原因破坏了正常菌群的结构,使其在种类和数量上发生变化,则正常微生物群与其宿主形成的统一体遭到破坏,出现微生态失调(dysbiosis)。

(二)影响小儿肠道菌群发育的主要因素

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1.喂养方式:母乳喂养儿可较快建立以双歧杆菌为主的肠道正常微生态系统,且母乳喂养儿粪便中双歧杆菌的数量比人工喂养儿高10倍。母乳中含有高度促进双歧杆菌生长的肽类。在肠道pH值下降的过程中,母乳的缓冲力较弱,肠道的酸性环境比较容易形成。人乳中乙型乳糖(󰀁_双糖)含量丰富,利于双歧杆菌、乳酸杆菌生长,产生B族维生素。人乳中尚含有促进双歧杆菌生长的因子%%%双歧因子,是人乳酪蛋白的低聚糖部分,含有N_乙酰_D葡萄糖胺的糖类,为双歧杆菌合成细胞壁所必需。双歧杆菌细胞表面可能具有双歧因子的受体,母乳中含有的白细胞、乳过氧化酶及乳铁蛋白等可抑制性细菌的生长,乳铁蛋白在人乳中的含量为1~2mg/ml,对铁的结合力比血清中的转铁蛋白强100倍,对大肠杆菌也有抑制作用。母乳喂养的时间与肠道细菌定植的种类和量成明显正相关[3]。母乳中所含的低聚果糖不但可以促进双歧杆菌的生长,而且可以预防新生儿坏死性小肠结肠炎(NEC)。母乳作为母亲在子宫外与婴儿的联系纽带,其对婴儿的保护作用越来越受到人们的重视。

2.抗生素的使用:长期使用广谱抗生素或在有腹泻时过度使用,就有可能发生由于菌群变化而引起的肠炎,如难辨梭状芽孢杆菌肠炎,这是因为抗生素在抑制病原菌的同时也抑制了正常肠道菌群,导致条件致病菌的过度生长。尤其是在肠道疾病时使用抗生素可加重肠道菌群失调,导致持续性和难治性腹泻,由此形成恶性循环[4]。

3.生活环境:包括分娩方式、母体菌群、居住地等均可影响肠道菌群的发育。有研究证实,在大城市医院中出生的婴儿比郊区小医院中出生的婴儿粪便中的双歧杆菌少;同一城市不同医院、甚至同一医院不同病房的婴儿粪便中双歧杆菌的检出率都有差别。分娩时及分娩后的阶段,婴儿生活的周围环境对于肠道菌群定植的质和量有很大影响。

三、儿童肠道微生态菌群的平衡与生理作用在人体的肠道内有100多种数量达100兆以上的细菌生存着,其中有有益菌,也有有害菌。有益菌可促进消化,调节肠道蠕动,抑制有害菌生长,产生维生素C、B1、B2、B6等有益物质,促进食物残渣的排泄,中和肠道内的毒素以及防止产生致癌物质等。而有害菌可引发异常发酵,出现便秘、腹泻,阻碍营养物质的吸收,产生毒素等。肠道正常菌群对消化道有明显的有益作用。

(一)占位性保护:双歧杆菌等主要通过与肠道

[2]

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粘膜上皮细胞紧密结合而产生占位性保护作用,即形成细胞前保护层(肠粘膜屏障由三层保护层组成),可促进动物绒毛上皮细胞的增生,维持正常的肠蠕动。肠道菌群可以保护结肠上皮损伤从而降低各种肠道疾病的发病率。肠道存在保护结肠损伤的肠道菌群配体TLR等。在肠道受到感染或出现炎症反应,TLR的配体形成和表达对于消化道表面的防御功能是至关重要的影响因素。

(二)营养代谢:在肠道内产生具有重要生理作用的有机酸,如醋酸、乳酸等,降低肠道内的pH值

2+2+

及氧化还原电位(Eh),有利于Ca、Fe及维生素D的吸收;能合成多种维生素,如硫胺素(VitB1)、核黄素(B2)、泛酸、叶酸、维生素B12及维生素K等。双歧杆菌的菌体含有较高的矿物质及微量元素,有利于人体的利用。

(三)拮抗作用:双歧杆菌能明显抑制肠道病原菌的生长繁殖,如伤寒杆菌、痢疾杆菌、致病性大肠杆菌、空肠弯曲菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等。这与其造成的肠道低pH及Eh有关。益生菌的临床随机性试验结果显示,它可降低NEC的发病率和死亡率。

(四)增强人体免疫力:主要表现为激活人体免疫系统。!粘膜免疫和产生IgA抗体:IgA和SIgA产生均受到肠道菌群的作用。肠道菌群有特异性IgA产生的增强作用。益生菌具有弱抗原作用。有研究发现,将半双歧杆菌直接静脉滴入大鼠,无脓毒血症发生,也未出现异常反应。肠道不仅是消化器官,而且还是人体最大的免疫器官。肠道益生菌可以活化肠系膜淋巴结、粘膜内和粘膜固有层等肠道相关淋巴组织%IgA抗体增加,诱导免疫细胞和吞噬细胞产生细胞因子,尔后通过淋巴细胞再循环,活化全身免疫系统;还通过细菌移位作用直接赋活全身性免疫。∀体液免疫和产生抗体:双歧杆菌胞壁肽聚糖引起免疫应答反应并产生免疫赋活作用已被肯定

[1,4]

[6]

[5]

。#促进T淋巴细胞的分化:双歧杆菌定

植后促进脾脏和中性细胞内T淋巴细胞的增殖和分化;通过吞噬细胞诱导非特异性反应;阻止细菌移位,预防内源性感染的发生;降低内毒素的损害,预防脓毒症的发生。

四、肠道菌群与疾病由于正常肠道微生态菌群具有以上生理功能,其对维持肠道健康具有重要意义。当各种原因,如肠道内、外感染,喂养不当,抗生素的不合理使用等打破了正常肠道微生态系统的平衡时,必然引起疾病。

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成的不成熟的过度炎症反应所引起的。母乳喂养儿较少发生坏死性结肠小肠炎,其中最重要的原因之一是以双歧杆菌为主的肠道菌群的形成。有研究表明,补充益生菌的新生儿坏死性小肠结肠炎的发生率明显低于对照组,口服益生菌降低了极低出生体重儿坏死性小肠结肠炎的发生率和严重程度[6]。

(三)肠道菌群与过敏:已有的研究指出,益生菌可以预防新生儿食物过敏。乳酸杆菌对2岁儿童遗传性湿疹的预防和治疗作用明显。

五、微生态疗法的临床应用

(一)微生态疗法应用的基本条件:微生态制剂有两大类,即正常菌群的成员和其促进物质,前者叫做益生菌(probiotics),后者又叫益生元(prebioti_tcs)。益生菌制剂应用于临床的基本条件是:无毒、无害、安全有效;达到一定数量和在一定体积中达到一定浓度;能抵抗胃酸、肠酶、胰酶和胆汁的作用;在一定的温度条件下存放时,能保证益生菌的存活并始终达到治疗或预防所需的浓度;在肠道能粘附、定居和繁殖;可对抗病原菌的致病作用。

(二)临床应用:微生态制剂主要用于补充微生态菌落,预防、治疗腹泻相关性疾病和过敏性疾病。1.替代抗生素:益生菌几乎可以应用于所有类型的腹泻。在小儿感染性腹泻的临床治疗中,存在的主要问题之一仍然是滥用或不合理使用抗生素。WHO指出,大约有90%的儿童腹泻不需使用抗生素。所以,对轻度腹泻、病毒所致的腹泻等均可用微生态制剂替代抗生素。对胃肠道功能紊乱的小儿,可在平时给予预防,减少感染性腹泻的发生。2.改善肠道功能:微生态制剂可明显改善肠道功能,可增强食欲、缓解便秘和其他肠道不适。

母乳喂养儿可较快建立以双歧杆菌为主的肠道正常微生态系统,且母乳喂养儿粪便中双歧杆菌的数量比人工喂养儿高10倍。人工喂养儿因缺少母乳内所具有的多种有利于肠道微生态系统发育的物质而难以建立起如母乳喂养儿一样的微生态系统。对人工喂养儿,必要时可以适当添加益生菌,帮助婴儿建立起以双歧杆菌为主的肠道微生态系统,并可预防和减少腹泻。

参考文献

1.StappenbeckTS,HooperLV,GordonJI.Developmentalregulationofintestinalangiogenesisbyindigenousmi󰀁crobesviaPanethcells.ProcNatlAcadSciUSA,2002,99(24):151-155.

[8]

(一)肠道菌群与腹泻:在临床上严重的腹泻均与肠道菌群有关。定植抗力(colonizationresis󰀁tance,CR)是指以专性厌氧菌为主的消化道正常微生态菌群所具有的抵御外籍菌定植和条件致病菌过度生长的能力。该概念有两重含义:一是肠道菌群对致病菌的抑制作用,二是肠道内条件致病菌过度生长的作用。双歧杆菌、乳酸杆菌能产生一些抗菌物质,如乳酸杆菌肽、乳酸链球菌肽和双歧杆菌肽等,具有广泛的抗菌作用。研究表明,肠道微生态菌群发酵糖产生大量醋酸与乳酸,降低肠道pH和氧化还原电位,抑制致病菌生长。双歧杆菌产生的细胞外糖苷酶,可以降解肠粘膜上皮细胞的复杂多糖%%%一种潜在致病菌的受体,可阻止潜在致病菌对肠粘膜上皮细胞的粘附。

肠道正常微生态菌群对肠道的屏障作用是定植力的基础,杯状细胞分泌的粘液、正常菌群形成的微生物屏障和分泌型IgA形成肠粘膜屏障的前保护层,具有隔绝致病原和过敏原的屏障作用以及滋养上皮细胞的功能,由此产生的短链脂肪酸等为上皮细胞提供能量。当肠道缺乏正常菌群时,肠粘膜因热量缺乏而萎缩,杯状细胞、淋巴细胞功能障碍,导致表面活性物质层减少甚至消失,致病菌或过敏原侵犯粘膜下组织,引起肠道感染或过敏性疾病。

当肠道受到外来病原菌侵袭时,正常肠粘膜屏障的防御力对发病与否起着至关重要的作用。或是全身因素难以抵抗病原菌的侵入;或是病原菌的数量、毒力超过了机体全身和(或)局部的防御能力;或是肠道局部的防御系统遭到破坏而使病原菌有可乘之机;或是以上各种因素的共同作用的结果,使病原菌获得在肠道粘附、定居、繁殖的条件而导致腹泻。当进食过量或食物成分不恰当时,消化过程发生障碍,使食物滞留,形成下部细菌上移繁殖,分解产生的短链有机酸增加肠腔内的渗透压,刺激肠蠕动而致腹泻。

可见,腹泻的发生总是与肠道微生态系统密切相关。抗生素使用不当所致腹泻和持续性腹泻时,其根本原因之一均是改变了肠道微生态环境。Saavedra等[7]的研究发现,在婴儿配方奶中补充双歧杆菌及嗜热链球菌能够减少住院婴儿急性腹泻的发生率和缩短轮状病毒从肠道排毒的时间,说明益生菌制剂有预防腹泻的作用。因此,在适当的时候补充益生菌对婴儿的健康是非常有益的。

(二)肠道菌群与急性坏死性结肠炎:目前认为,坏死性小肠结肠炎是由外源性或内源性的刺激物造

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2.LiepkeC,AdermannK,RaidaM,etal.Humanmilkpro_videspeptideshighlystimulatingthegrowthofbifi󰀁dobacteria.EurJBiochem,2002,269:712-718.3.BakeriSA,YasinRM,KohYT,etal.GeneticdiversityofhumanisolatesofSalmonellaenteritidisinMalaysia.JApplMicrobiol,2003,95(4):773-778.

4.MadaraJ.Buildinganintestine_architecturalcontribu󰀁tionsofcommensalbacteria.NEnglJMed,2004,351:1685-1686.

5.Rakoff_NahoumS,PaglinoJ,Eslami_VarzanehF,etal.Recognitionofcommensalmicroflorabytoll_likere󰀁ceptorsisrequiredforintestinalhomeostasis.Cell,2004,118:229-241.

临床儿科杂志2005年第23卷第10期

6.LinHC,SuBH,ChenAC,etal.Oralprobioticsreducetheincidenceandseverityofnecrotizingenterocolitisinverylowbirthweightinfants.Pediatrics,2005,115(1):1-4.

7.SaavedraJM,BaumanNA,OungI,etal.Feedingofbi󰀁fidobacteriumbifidumandStreptococcusthermophilustoinfantsinhospitalforpreventionofdiarrheaandsheddingofrotavirus.Lancet,1994,344:1046-1049.8.Kalliom󰀁kiM,SalminenS,ArvilommiH,etal.Probio_ticsinprimarypreventionofatopicdisease:arandomi_sedplacebo_controlledtrial.Lancet,2001,357:1076-1079.

(收稿日期:2005-07-15)

󰀁病案报告󰀁

先天性红细胞生成性卟啉病1例报告

北京协和医院儿科(北京

󰀂中图分类号

R725

󰀂文献标识码

A

100730)何艳燕刘燕云

󰀂文章编号 1000-3606(2005)10-682-02

先天性红细胞生成性卟啉病是一种极少见的常染色体隐性遗传病,其临床特征为身体暴露部位的

皮肤出现严重病变,溶血性贫血及尿内有大量尿卟啉。此病国内报道很少,现将我们遇到的1例报告如下。

临床资料男,1岁10个月,因生后出现红色尿、皮损、牙棕红色16个月,发现脾大十余天伴轻度黄疸入院。患儿为双胎之兄,足月顺产,生后即发现尿红色,持续至今。于生后6个月起面部、双手及双脚皮肤受日光照射后出现红斑,渐发展成为大小水疱、破溃、结痂,此起彼伏,未见阳光部位皮肤正常。同时已变为棕色的指甲出现肿胀翘起,某些甲床脱落,形成瘢痕。6个月开始出牙,牙齿初为粉红色,逐渐变为棕红色。十余天前发现黄疸、腹部胀满。查体:T36.2&,P108次/min,R30次/min,生长发育正常。神志清,全身皮肤轻度黄染,面部和双手多处疱疹、破溃、结痂及瘢痕。前额部毳毛多,巩膜轻度黄染,牙列齐,体小,棕红色。心、肺无异常。肝右肋下2.5cm,剑突下3.5cm,脾左肋下8.0cm,移动性浊音(-)。实验室检查:血色素82g/L,红细胞

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2.43∋10/L,网织红细胞4.6%,白细胞8.01∋

10/L,中性37.6%,淋巴47.2%,血小板160∋10/L。尿红葡萄酒色,pH5.0,尿蛋白100mg/dl,尿胆原4.0mg/dl,尿胆红素中量;尿卟胆原((),尿卟啉强阳性(+++)。将新鲜尿液置于阳光下数小时后与同份避光尿液相比较红色明显加深。血转氨酶13.0U/L,总胆红素1.9mg/dl,直接胆红素0.4mg/dl。骨髓象:粒系各阶段比例及形态大致正常,红系增生显著,以中晚幼红增生为主,可见花瓣核红细胞,红细胞大小不等,中心轻度淡染,淋巴细胞、巨核细胞及血小板不少。将骨髓片和新鲜血片置于波长为350~420nm的荧光显微镜下可见由幼红细胞发出的红色荧光。家族史:父母非近亲结婚,家族中无遗传代谢病及类似病史,其双胎之妹生长发育正常。根据患儿的症状、体征及实验室检查,诊断为先天性红细胞生成性卟啉病。嘱减少日光照射,给予氧化锌软膏涂于皮损部位,口服活性碳10g/次,3次/d,󰀁胡罗卜素15mg/次,3次/d及维生素D、维生素B12,住院治疗1周尿卟啉降为(+),皮疹渐好转出院,继续上述治疗。

讨论

先天性红细胞生成性卟啉病是一种少见

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