第三节 生命早期不同年龄阶段肠道微生态变化特征
婴幼儿肠道微生物群的发育和成熟是一种动态和非随机的过程,关键微生物类群之间的正和负相互作用均可发生,这一过程的演替特征大致经历了以下五个阶段。
一、胎儿期在子宫腔内微生物的暴露
许多研究表明,胎儿肠道微生物群的初始化程序定植可能源于子宫腔内,母体的肠道、口腔、泌尿生殖道等的微生物群通过多种途径传递到胎盘、羊水,最终到达胎儿肠道,对胎儿免疫系统的发展和成熟起着重要的作用。研究表明孕期可通过补充益生菌调节母体免疫和代谢状态,从而降低婴儿远期疾病的发生风险,但胎儿宫内环境是否有菌、其来源和作用,以及益生菌干预的具体作用机制、远期影响等还有待进一步研究。
二、新生儿期肠道微生物群的建立与完善
新生儿期是指自胎儿娩出脐带结扎至28天的时期。新生儿出生后所接触大量主要源于母体和周围环境的微生物。阴道分娩时,新生儿接触了母体阴道和会阴区大量细菌,获得了与母体相同的菌群,母体阴道菌群的种类和数量与新生儿肠道菌群非常接近,主要是链球菌、葡萄球菌、杆菌、厌氧球菌、拟杆菌、丙酸杆菌和真菌。新生儿生后的菌群定植程度与母亲阴道微生物数量密切相关,而且来自母体阴道、会阴区的微生物可进入小儿的消化道,阴道分娩儿胃内菌群结构能反映出母亲宫颈的菌群状况。新生儿出生后同样接触了母亲或医务人员的手、皮肤和周围环境,加之生后自主呼吸、啼哭、吸奶等因素,致使生后数小时,肠道内即有其他细菌的定植。新生儿肠道的有氧环境导致最初定植的是需氧菌,需氧菌定植繁殖后逐渐消耗肠道内氧气,降低氧化还原电位,为厌氧菌的定植提供了良好的环境。新生儿生后第1天即有大肠埃希菌等需氧和兼性厌氧菌的定植,专性厌氧菌如双歧杆菌在生后第4天出现,约1周左右逐渐超过大肠埃希菌成为优势菌,这一过程受到分娩方式、喂养方式和孕龄的影响,例如生后第7天阴道分娩儿是以放线菌门占优势,剖宫产儿是以厚壁菌门占优势,早产儿则以变形菌门占优势。
三、婴儿期肠道微生物群的演替
婴儿期是指从生后28天到满1周岁的时期。关于婴儿期肠微生物群演变的研究报道较多,结论差异也较大。母乳喂养儿生后7天左右肠道内含有大量双歧杆菌、肠球菌和肠杆菌;30天后双歧杆菌为优势菌,并伴有其他微生物的生长;大约在60~130天之间,肠道微生物群经历了一段加速趋同的时期,双歧杆菌丰度快速增多,厚壁菌门丰度降低;130~200天菌群离散度增加,双歧杆菌减少,厚壁菌门增多,并且在肠道定植过程的呈现动态特性和个性化;至12月龄时,最初较高的β多样性显著减少,α多样性则相反,随年龄增长而增加。
四、辅食添加时期肠道微生物群的变化
随着婴幼儿年龄增长,从乳类食物中摄入的各种营养素的比例在逐渐减少,从辅食中摄入的营养素比例在逐渐增多,辅食添加对生长发育的需求非常重要,对肠道正常菌群的演替也很重要。随着食物的多样化,婴幼儿的微生物群也开始变得更加多样化,表现为α多样性逐渐增加,以厚壁门菌和拟杆菌门增加为主,因此固体食物的引入,在肠道菌群演替中起着重要作用。母乳喂养儿添加辅食时肠菌群结构发生了变化,表现在肠球菌和拟杆菌数量增加,肠杆菌和双歧杆菌持续存在,这种变化与粪便pH密切相关;人工喂养儿添加辅食时这一变化很小,因他们肠道内已存在大量的需氧菌和拟杆菌。豆类食物能提高肠道双歧杆菌、乳酸菌数量;蛋类食物能减少肠杆菌和拟杆菌的数量,提高肠道定植抗力;而乳制品食物中的维生素A、钙、磷的摄入能增加肠道拟杆菌的数量;水果中含有一定量食物纤维,可以促进肠道有益菌增殖,抑制有害菌产生,水果类食物和摄入的碘能降低肠道产气荚膜梭菌丰度。
五、断乳后儿童肠道微生物群的变迁
断乳后固体食物的多样化可导致婴幼儿肠道微生物群的α多样性增加,逐渐趋近于成人样菌群结构。10~18个月断乳小儿粪便菌群主要含有大量双歧杆菌、肠杆菌和肠球菌,部分小儿粪便中分离到乳杆菌。较大婴儿肠道内富含能够降解更复杂的糖和淀粉的微生物。蛋白摄入增加与毛螺菌科的增加和糖分解细菌的减少有关,双歧杆菌科的成员通常与乳汁和早期婴儿喂养有关,而纤维的摄取与较高水平的普雷沃菌科有关。18个月时,肠道中产生短链脂肪酸的生物体比例与体重指数的增加呈正相关;36个月龄(母乳喂养方式),厌氧菌群占绝对优势,3~5岁以厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌群的成人样菌群结构。7~12岁儿童肠道菌群构成比婴儿肠道菌群稳定,其组成主要受饮食习惯和地域影响,已具备合成维生素B12和叶酸功能。但肠道菌群仍处在未成熟状态,远未达到成人状态,主要功能仍在发育中,比健康成年人更多样化,拥有更丰富的厚壁菌门和放线菌门。总之,婴幼儿断乳后期,其肠道双歧杆菌数量有所下降,而肠道pH随之有所升高,拟杆菌、消化球菌、真杆菌、梭菌、乳杆菌、链球菌等数量有所增加。至此,肠道菌群结构逐渐趋于稳定,这种状态维持整个儿童期和青壮年期。