汪姝敏，翟齊嘯

（江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122）

腸道微生物是人體重要的“微生物器官”，與宿主健康息息相關(guān)[1]。腸道菌群在新生兒出生后即存在，并隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化，直到3 歲左右其結(jié)構(gòu)和組成才逐漸趨近于成年人，而后維持穩(wěn)定[2-3]。因此，嬰幼兒時(shí)期是腸道菌群發(fā)育和成熟的關(guān)鍵時(shí)期，這一時(shí)期腸道菌群的變化可能會(huì)對(duì)嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育、能量代謝、神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的成熟產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[4]。近年來(lái)，生命早期腸道菌群的建立機(jī)制已成為國(guó)內(nèi)外研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。本文綜述嬰幼兒腸道菌群發(fā)育、成熟過(guò)程中其組成和功能的演變及影響因素，以期為通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群來(lái)改善嬰幼兒生長(zhǎng)和發(fā)育的策略提供一定的理論參考。

1 嬰幼兒腸道菌群的發(fā)育和成熟

2018年，Nature雜志的一項(xiàng)研究[5]分析了903 名嬰兒從3 個(gè)月到46 個(gè)月腸道菌群的變化后發(fā)現(xiàn)，生命早期腸道菌群的演變過(guò)程可以大致分成3 個(gè)階段，第1年是腸道菌群的發(fā)育階段，第2年是過(guò)渡階段，從第3年開(kāi)始，腸道菌群逐漸穩(wěn)定下來(lái)。本文引用該研究的觀點(diǎn)，將嬰幼兒腸道菌群的發(fā)育和成熟過(guò)程劃分為3 個(gè)階段（發(fā)育階段、過(guò)渡階段和穩(wěn)定階段）進(jìn)行綜述，探討對(duì)象主要針對(duì)足月健康陰道分娩的嬰幼兒。

1.1 發(fā)育階段（第1年）

Stewart等[5]認(rèn)為，出生后的第1年是嬰幼兒腸道菌群發(fā)展的重要時(shí)期，稱之為發(fā)育階段，在此階段腸道菌群的變化涉及嬰兒腸道中可被檢測(cè)到的所有菌門(mén)（放線菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、疣微菌門(mén)、變形菌門(mén)和擬桿菌門(mén)），而菌群多樣性隨時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)。

Nagpal等[6]分析76 名足月順產(chǎn)新生兒的腸道菌群發(fā)現(xiàn)，出生第1天，腸道細(xì)菌以兼性厭氧菌（包括腸桿菌科、葡萄球菌屬等）為主，部分新生兒（約21%）首次排出的糞便中也能檢測(cè)到1 種或2 種雙歧桿菌，涉及長(zhǎng)雙歧桿菌長(zhǎng)亞種、短雙歧桿菌、鏈狀雙歧桿菌或兩歧雙歧桿菌，但是僅在3%的新生兒中雙歧桿菌為優(yōu)勢(shì)菌屬。最先進(jìn)入新生兒腸道的這些細(xì)菌主要是由母親分娩時(shí)傳播的，有研究表明，來(lái)源于母親糞便的菌群占新生兒腸道菌群豐度的22.1%，其次為陰道（16.3%）、口腔（7.2%）和皮膚（5.0%）[7]。但也有研究者認(rèn)為，早在胎兒娩出前，母體的腸道微生物就已經(jīng)通過(guò)血液傳遞到胎兒體內(nèi)[3,8-9]。Jiménez等[10]將基因標(biāo)記過(guò)的屎腸球菌經(jīng)口服給予懷孕小鼠，結(jié)果該菌在羊水和胎糞中均被檢測(cè)到。此外，出生1 d的新生兒腸道菌群多樣性較高，但其在隨后1 周內(nèi)下降[7]。胎兒娩出后，來(lái)自母體及其他環(huán)境的微生物快速涌入體內(nèi)，因而腸道菌群多樣性較高。但隨著時(shí)間的推移，源自母親陰道、口腔和皮膚的典型細(xì)菌豐度下降，還有一些細(xì)菌僅在新生兒腸道中短暫存在，如腐爛別樣桿菌、無(wú)害梭菌和產(chǎn)黑普氏菌等，這些細(xì)菌可能不適應(yīng)或不適合在新生兒腸道定植，容易丟失或被替換，從而導(dǎo)致腸道菌群多樣性降低[7]。

Hesla等[11]的研究表明，在1 周齡時(shí)，新生兒腸道菌群的主體已由兼性厭氧菌轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)格厭氧菌，陰道分娩的新生兒腸道菌群以高豐度的雙歧桿菌和擬桿菌為特征。雙歧桿菌和擬桿菌等腸道共生菌的大量繁殖有助于減少病原菌定植的機(jī)會(huì)。其中，雙歧桿菌不僅可以借助自然分娩過(guò)程（母體腸道雙歧桿菌）實(shí)現(xiàn)母嬰傳遞，還可以通過(guò)哺乳過(guò)程（母乳雙歧桿菌）傳播[12]。此外，母乳中的低聚糖混合物，如母乳低聚糖、低聚半乳糖，能夠促進(jìn)雙歧桿菌的生長(zhǎng)[13]。類似地，擬桿菌也含有相關(guān)酶來(lái)分解母乳低聚糖并轉(zhuǎn)化為能量，促進(jìn)自身生長(zhǎng)[14]。同時(shí)，該時(shí)期新生兒腸道菌群基因組中合成或代謝VK2、VA以及B族維生素（VB6、VB7、VB9等）的基因十分豐富，這與特定維生素產(chǎn)生菌的豐度相關(guān)，例如，VK2合成基因的水平較高可能與擬桿菌和大腸桿菌/志賀菌高豐度有關(guān)[15]。VK2對(duì)于骨骼和心臟健康非常重要，VA與視覺(jué)、骨骼和牙齒等的幾個(gè)重要發(fā)育過(guò)程有關(guān)，VB9是參與DNA合成和修復(fù)的必需B族維生素之一[16-17]。值得一提的是，一些新生兒腸道菌群的主體由兼性厭氧菌向嚴(yán)格厭氧菌轉(zhuǎn)變發(fā)生的時(shí)間也可能出現(xiàn)在1 周齡之后，Tsukuda等[18]分析12 名健康、足月、陰道分娩新生兒的腸道菌群發(fā)現(xiàn)，優(yōu)勢(shì)菌群從腸桿菌目轉(zhuǎn)變?yōu)殡p歧桿菌目發(fā)生在3 d到6 個(gè)月不等（中位數(shù)為0.6 個(gè)月）。

在出生后的第1個(gè)月，嬰兒腸道菌群的多樣性較1 周齡時(shí)增加。隨著母乳的攝入和嬰兒腸道氧化還原電位的降低，初始定植的兼性厭氧菌，如腸桿菌、大腸桿菌/志賀氏菌等逐漸減少，雙歧桿菌數(shù)量增加（平均占整個(gè)嬰兒腸道菌群的37%）并成為嬰兒腸道中的優(yōu)勢(shì)菌屬[19-20]。Lee等[21]通過(guò)焦磷酸測(cè)序法分析韓國(guó)產(chǎn)后1 個(gè)月嬰兒的糞便樣本，結(jié)果顯示，長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種、唾液鏈球菌和格氏乳桿菌的含量占母乳喂養(yǎng)嬰兒腸道菌群的93.8%，特別是長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種，其數(shù)量在母乳喂養(yǎng)嬰兒腸道內(nèi)更豐富。雙歧桿菌為嬰兒提供多種健康益處，包括改善腸道屏障功能、抵御腸道致病菌及促進(jìn)免疫和胃腸系統(tǒng)的發(fā)育等[22-23]。Nagpal等[6]發(fā)現(xiàn)，嬰兒糞便中雙歧桿菌的含量與琥珀酸含量呈負(fù)相關(guān)。作為腸道細(xì)菌代謝碳水化合物的中間產(chǎn)物，琥珀酸通常不會(huì)在健康人腸道中大量積累，但其含量會(huì)在高脂飲食人群的糞便中增加，過(guò)量積累可能會(huì)對(duì)結(jié)腸黏膜和免疫反應(yīng)產(chǎn)生負(fù)面影響[24-25]。雙歧桿菌可能是通過(guò)抑制產(chǎn)琥珀酸的兼性厭氧菌（腸桿菌、腸球菌等）生長(zhǎng)亦或通過(guò)將琥珀酸轉(zhuǎn)化為葡萄糖、丙酸等物質(zhì)來(lái)降低嬰兒腸道中琥珀酸含量[6]。然而，Tsukuda等[18]的研究卻得出了有差異的結(jié)果，該研究共分析1 070 份嬰兒糞便，654 份嬰兒糞便中雙歧桿菌為優(yōu)勢(shì)腸道菌群，其中28.44%的樣品特征為低醋酸鹽和高琥珀酸鹽含量，39.14%的樣品特征為高乳酸和高甲酸鹽含量，另外32.42%的樣品特征為高丙酸鹽和高丁酸鹽含量。

世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)一致建議在嬰兒6 個(gè)月前給予純母乳喂養(yǎng)[26]。Hill等[27]的研究表明，在1～6 個(gè)月大的純母乳喂養(yǎng)嬰兒腸道中，放線菌門(mén)的主導(dǎo)地位非常明顯，且主要由其門(mén)下的雙歧桿菌組成，其次，擬桿菌和梭菌也是腸道菌群重要組成屬，此期間嬰兒腸道菌群組成和結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，各個(gè)屬的相對(duì)豐度沒(méi)有發(fā)生明顯變化。嬰兒6 個(gè)月大以后，母乳喂養(yǎng)的減少以及飲食中固體食物的引入會(huì)導(dǎo)致雙歧桿菌豐度減少，其豐度隨固體食物逐漸加量而進(jìn)一步減少，梭菌中也觀察到類似的變化[28]。相比之下，擬桿菌則從此階段開(kāi)始在嬰兒腸道中成為優(yōu)勢(shì)屬，通常認(rèn)為，擬桿菌與腸道更高水平的多樣性和更快速的成熟有關(guān)[5,28]。毛螺菌科和瘤胃菌科的細(xì)菌在2 個(gè)月大嬰兒腸道中幾乎不存在，但從這個(gè)階段開(kāi)始，其相對(duì)豐度有所增加，最后穩(wěn)定在12%～20%，阿克曼菌屬和糞桿菌屬也有同樣的變化趨勢(shì)[24]。這些細(xì)菌中多數(shù)能高效降解膳食纖維并產(chǎn)生短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸參與人體新陳代謝，能夠給腸上皮細(xì)胞提供能量，增強(qiáng)腸道屏障作用并改善腸道免疫功能[29-31]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在6 個(gè)月大的嬰兒腸道中，代表成年人3 種腸型的核心屬（普雷沃氏菌屬、布魯氏菌屬和瘤胃球菌屬）相對(duì)豐度較1 周、2 個(gè)月和4 個(gè)月大時(shí)顯著增加，表明由此開(kāi)始腸道菌群在向特定腸型逐漸發(fā)展[27]。

多數(shù)嬰兒在1 歲左右完全戒斷母乳，Maczulak等[32]的研究結(jié)果顯示，此后腸道菌群更快速地成熟，且以厚壁菌門(mén)為標(biāo)志，停止母乳喂養(yǎng)后，110 種腸道細(xì)菌（89 種來(lái)自厚壁菌門(mén)）的數(shù)量顯著增加，其中，產(chǎn)甲烷菌（如甲烷短桿菌屬）的數(shù)量在斷奶后最先增加，其增殖需要嚴(yán)格的還原環(huán)境和富含復(fù)雜碳水化合物的飲食。甲烷短桿菌和脫硫弧菌等屬的細(xì)菌是耗氫微生物，氫是大多數(shù)纖維分解菌（厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)最為常見(jiàn)）的主要代謝終產(chǎn)物之一，但是氫的積累會(huì)抑制細(xì)菌胞內(nèi)氧化還原過(guò)程中輔酶的再氧化，最終抑制細(xì)菌的纖維發(fā)酵過(guò)程，因此，耗氫細(xì)菌的存在能夠減少腸道中的氫含量，從而提高其他腸道菌的發(fā)酵潛力[33]。另外，B?ckhed等[16]通過(guò)宏基因組分析發(fā)現(xiàn)，與新生兒相比，1 歲大的嬰兒腸道菌群含有豐富的復(fù)雜糖和淀粉降解相關(guān)基因，其與多形擬桿菌的豐度增加有關(guān)，這可能是由于該年齡段嬰兒攝入高碳水食物的量增加了。最近，一項(xiàng)研究顯示，即便是接受部分母乳喂養(yǎng)，嬰兒腸道厚壁菌門(mén)細(xì)菌的發(fā)育也會(huì)受到抑制[34]。因此，有觀點(diǎn)認(rèn)為，嬰兒腸道菌群的成熟是由母乳喂養(yǎng)的停止而不是固體食物的引入驅(qū)動(dòng)的，且成熟的特征在于厚壁菌門(mén)豐度的增加[16,34-35]。

1.2 過(guò)渡階段（第2年）

出生第2年是腸道菌群成熟的過(guò)渡階段，在此階段幼兒腸道中主要是變形菌門(mén)和擬桿菌門(mén)的細(xì)菌豐度發(fā)生顯著變化，另外，菌群多樣性也發(fā)生顯著改變[5]。出生第1年，嬰兒攝入的固體食物通常是水果和蔬菜，第2年開(kāi)始逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌扇嘶嬍辰Y(jié)構(gòu)，以肉/魚(yú)、水果、蔬菜、雞蛋/豆類和米飯/面食為特征[36]。飲食結(jié)構(gòu)的多元化可能是腸道菌群多樣性發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力[37]。

出生第2年，幼兒腸道中毛螺菌科和瘤胃菌科細(xì)菌相對(duì)豐度增加，毛螺菌科相對(duì)豐度增加被認(rèn)為是腸道菌群成熟（從嬰兒態(tài)到成人態(tài)）的一個(gè)標(biāo)志[38-39]。而屬水平上，Matsuyama等[36]觀察到，幼兒1～2 歲成長(zhǎng)過(guò)程中，糞桿菌屬是唯一豐度顯著增加的屬。糞桿菌屬中的普拉梭菌也被認(rèn)為是幼兒腸道菌群成熟度的指標(biāo)之一[38-39]。普拉梭菌是健康成年人腸道中數(shù)量最多的細(xì)菌之一，占細(xì)菌總數(shù)的7%以上，也是重要的丁酸鹽產(chǎn)生菌，能夠?yàn)槟c上皮細(xì)胞提供能量，還具有抗炎作用[40-41]。

一般來(lái)說(shuō)，雙歧桿菌的豐度在母乳喂養(yǎng)時(shí)期的嬰兒腸道中更高，雙歧桿菌群落隨著幼兒年齡的增長(zhǎng)而成熟，其豐度隨之減少，然而，某些雙歧桿菌的豐度在此期間卻出現(xiàn)了增加，如青春雙歧桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌和鏈狀雙歧桿菌[6,42]。

1.3 穩(wěn)定階段（第3年）

從出生第3年起，幼兒的腸道菌群進(jìn)入穩(wěn)定時(shí)期，通常在此階段，菌群門(mén)水平上不會(huì)發(fā)生顯著變化，其多樣性也較穩(wěn)定[5]。

在1 歲時(shí)，嬰兒腸道菌群似乎已經(jīng)具有成年人菌群應(yīng)具備的主要功能，但是，直到3 歲時(shí)幼兒腸道菌群的組成和功能才逐漸趨于穩(wěn)定[43]。Roswall等[44]分析471 名兒童從出生到5 歲的腸道菌群發(fā)現(xiàn)，1 歲嬰兒腸道中擬桿菌屬的相對(duì)豐度最高，3 歲時(shí)，其相對(duì)豐度仍然保持較高水平。該研究還發(fā)現(xiàn)，一些在成年人腸道中非常豐富的菌屬，如糞桿菌、羅斯氏菌、阿克曼菌、普雷沃菌和瘤胃球菌，也在1 歲嬰兒腸道中普遍定植，且隨著嬰幼兒年齡的增長(zhǎng)，其相對(duì)豐度在3 歲時(shí)進(jìn)一步增加。該階段，根據(jù)普雷沃菌屬、雙歧桿菌屬和擬桿菌屬的豐度差異可以將幼兒腸道菌群分為3 個(gè)類型：第1種類型中擬桿菌屬、糞桿菌屬和羅斯氏菌屬的豐度較高；第2種類型中普雷沃菌屬的豐度較高；第3種類型以雙歧桿菌屬為主，同時(shí)定植時(shí)間較晚的菌屬，如甲烷短桿菌屬的豐度也較高[35,45]。

此外，成熟的腸道菌群通常具有較高的多樣性，3 歲幼兒腸道菌群的高多樣性可能與甲烷短桿菌屬、未分類的克里斯滕森菌科和未分類的瘤胃菌科細(xì)菌有關(guān)[44]。甲烷短桿菌屬和克里斯滕森菌科的豐度增加有利于宿主代謝健康[46]，與身體質(zhì)量指數(shù)和血脂水平呈負(fù)相關(guān)[47]。各年齡段人群（1 歲、3 歲、5 歲和成年人）腸道中活潑瘤胃球菌的豐度都與腸道菌群多樣性呈負(fù)相關(guān)，一般而言，活潑瘤胃球菌的豐度隨年齡增加而減少，其高豐度被認(rèn)為是兒童和成年人腸道菌群未成熟的標(biāo)志[44,48]。腸道菌群低豐富度和活潑瘤胃球菌高比例與代謝綜合征[49]、肥胖[50]、心血管疾病[51]和炎性腸病[52]等疾病相關(guān)。

圖1顯示了出生后前3 年嬰幼兒腸道菌群的組成、多樣性及最常見(jiàn)細(xì)菌科（屬）的相對(duì)豐度隨時(shí)間的變化。

圖1 出生后前3 年腸道菌群的組成和多樣性變化Fig. 1 Changes in the composition and diversity of the intestinal flora in first three years of life

2 嬰幼兒腸道菌群發(fā)育和成熟的影響因素

Wang Shaopu等[53]認(rèn)為，新生兒首次接觸微生物主要發(fā)生在胎兒娩出時(shí)，或者更具體地說(shuō)是在羊膜破裂時(shí)，隨即，腸道菌群的建立、發(fā)展和成熟/穩(wěn)定過(guò)程也被觸發(fā)。腸道菌群是由許多外在和/或內(nèi)在因素共同塑造的。分娩方式（剖腹產(chǎn)或自然分娩）和喂養(yǎng)方式（母乳喂養(yǎng)或嬰幼兒配方乳粉喂養(yǎng)）是腸道菌群發(fā)育的決定因素，且似乎具有長(zhǎng)期影響[54-56]。另外，妊娠期、宿主遺傳、藥物/疾病等也是影響嬰幼兒腸道菌群建立和發(fā)展的重要因素[13,57]。環(huán)境因素以及飲食/營(yíng)養(yǎng)的選擇和時(shí)機(jī)隨后將繼續(xù)引導(dǎo)腸道菌群的成熟/穩(wěn)定[58]。

2.1 喂養(yǎng)方式

Stewart等[5]認(rèn)為，出生第1年是嬰兒腸道菌群發(fā)育的重要時(shí)期，喂養(yǎng)方式是這一時(shí)期影響腸道菌群發(fā)展的主要因素。無(wú)論是純母乳喂養(yǎng)，還是與嬰幼兒配方乳粉以及半固體/固體食物一起混合喂養(yǎng)，母乳的攝入都會(huì)對(duì)腸道菌群產(chǎn)生“雙歧效應(yīng)”[5]。母乳可以為嬰兒提供一定量的細(xì)菌，數(shù)量多達(dá)8×105CFU/d（約800 mL/d），因此，母乳也是腸道最早定植細(xì)菌的來(lái)源之一[59-60]。一項(xiàng)涉及超過(guò)100 對(duì)母嬰的研究表明，母乳喂養(yǎng)的新生兒在出生后30 d內(nèi)有28%的糞便微生物與母乳共有[34]。

屬水平上，母乳的攝入與雙歧桿菌的相關(guān)性（正相關(guān)）最為密切[5]。Hesla等[11]發(fā)現(xiàn)，6 個(gè)月大的嬰兒中，純母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道中雙歧桿菌豐度最高，其次是部分母乳喂養(yǎng)的嬰兒，而非母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道中最低。種水平上，母乳的攝入與121 種細(xì)菌顯著相關(guān)，與嬰幼兒配方乳粉喂養(yǎng)的嬰兒相比，母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道中兩歧雙歧桿菌、短雙歧桿菌、齒雙歧桿菌、鼠李糖乳桿菌和表皮葡萄球菌等的豐度較高，大腸桿菌、納西利斯泰澤菌、緩慢愛(ài)格士氏菌、扭鏈瘤胃球菌和羅斯拜瑞氏菌等的豐度較低[5]。雙歧桿菌屬和乳桿菌屬的細(xì)菌存在于母乳中，葡萄球菌屬的細(xì)菌定植于乳暈皮膚上，這些細(xì)菌在哺乳過(guò)程中可以直接從母體傳遞到嬰兒體內(nèi)[34,61-62]。雙歧桿菌和乳桿菌使得腸道微環(huán)境中pH值降低，短鏈脂肪酸含量增加，有利于抵御外來(lái)病原微生物入侵及抑制腸道內(nèi)有害細(xì)菌生長(zhǎng)[63-65]。值得注意的是，與其他種雙歧桿菌相比，長(zhǎng)雙歧桿菌與母乳喂養(yǎng)似乎沒(méi)有顯著相關(guān)性，但是保持較高的相對(duì)豐度。事實(shí)上，長(zhǎng)雙歧桿菌高豐度在母乳喂養(yǎng)嬰兒中主要由長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種貢獻(xiàn)，其能夠高效利用哺乳動(dòng)物源低聚糖，尤其是人乳低聚糖，而在非母乳喂養(yǎng)嬰兒中主要與長(zhǎng)雙歧桿菌長(zhǎng)亞種有關(guān)，其能夠高效利用植物源低聚糖[66]。

除了上述提到的人乳低聚糖，母乳中還存在一系列具有生物活性的物質(zhì)，如乳鐵蛋白、分泌型免疫球蛋白A（immunoglobulin A，IgA）抗體、溶菌酶和糖巨肽，能夠有針對(duì)性地調(diào)節(jié)腸道菌群，為逐漸成熟的嬰兒腸道營(yíng)造最適宜的微環(huán)境（表1）。此外，哺乳方式（直接哺乳或乳汁吸出喂養(yǎng)）也會(huì)導(dǎo)致傳遞給嬰兒的母乳菌群產(chǎn)生差異，相比之下，吸出的母乳中潛在致病菌增加，雙歧桿菌減少[67-68]。另外，母乳的泵吸、貯藏（如冷凍、解凍）和加熱等過(guò)程也可能會(huì)降低母乳菌群的活性[69]。

表1 母乳成分對(duì)嬰兒腸道菌群的影響Table 1 Effect of breast milk composition on the intestinal flora of infants

母乳對(duì)嬰兒腸道菌群多樣性方面也有影響，由于雙歧桿菌在母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道中占主導(dǎo)地位，因此在腸道菌群建立過(guò)程中，菌群多樣性指數(shù)大小為：純母乳喂養(yǎng)嬰兒＜部分母乳喂養(yǎng)嬰兒＜非母乳喂養(yǎng)嬰兒[5,19-20,28]。隨著嬰兒的成長(zhǎng)，飲食中固體食物的比例逐漸增加（母乳的比例逐漸減少），雙歧桿菌的優(yōu)勢(shì)地位隨之減弱，部分母乳喂養(yǎng)嬰兒和非母乳喂養(yǎng)嬰兒之間的腸道菌群香農(nóng)多樣性指數(shù)隨著時(shí)間推移呈現(xiàn)相似趨勢(shì)[34]。

停止母乳攝入會(huì)對(duì)1 歲嬰兒腸道菌群組成產(chǎn)生重大影響，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓瑪M桿菌屬、嗜膽菌屬、羅氏菌屬、梭菌屬和丁酸弧菌屬的成年化組成，相比之下，接受部分母乳喂養(yǎng)的同齡嬰兒腸道菌群仍然以母乳相關(guān)細(xì)菌屬為主，包括雙歧桿菌、乳桿菌、柯林斯菌、巨球型菌和韋榮氏球菌[16,82]。然而，母乳喂養(yǎng)時(shí)間并不是越長(zhǎng)越好，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的母乳喂養(yǎng)（超過(guò)30 個(gè)月）會(huì)造成“腸道菌群過(guò)渡階段”的延遲，進(jìn)而腸道菌群的成熟也發(fā)生延遲[5]。

2.2 分娩方式

近年來(lái)，剖腹產(chǎn)率一直穩(wěn)步上升，在歐洲，25%的孕婦通過(guò)剖腹產(chǎn)方式進(jìn)行分娩，該數(shù)值在北美為32%，南美為41%，亞洲為19%，非洲為7%，全球平均為19%[83]。自然陰道分娩的新生兒腸道菌群與母親陰道菌群類似，而剖腹產(chǎn)新生兒腸道菌群更接近母體皮膚菌群[84]。Backhed等[16]的研究顯示，剖腹產(chǎn)新生兒中，初始定植的腸道菌群只有41%在母體糞便中被檢測(cè)到，而在陰道分娩新生兒中為72%。

門(mén)水平上，剖腹產(chǎn)新生兒腸道菌群厚壁菌門(mén)相對(duì)豐度較高，放線菌門(mén)較低，陰道分娩新生兒腸道菌群中放線菌門(mén)和擬桿菌門(mén)相對(duì)豐度較高，厚壁菌門(mén)較低[15]。屬水平上，剖腹產(chǎn)新生兒最先接觸的微生物主要來(lái)源于母親的皮膚和/或周圍環(huán)境，腸道優(yōu)勢(shì)細(xì)菌主要隸屬于腸桿菌屬、嗜血桿菌屬、葡萄球菌屬、鏈球菌屬和韋榮氏球菌屬等，與之不同的是，陰道分娩新生兒最先接觸的是母親的產(chǎn)道和會(huì)陰區(qū)域，腸道菌群優(yōu)勢(shì)屬為擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、副擬桿菌屬和大腸桿菌/志賀菌屬[23]。此外，剖腹產(chǎn)新生兒腸道菌群中擬桿菌和雙歧桿菌母嬰傳遞的幾率較陰道分娩降低[16,85]。

分娩方式對(duì)腸道菌群組成和結(jié)構(gòu)的影響主要發(fā)生在新生兒時(shí)期，出生1 周時(shí)，新生兒腸道菌群的構(gòu)成差異最大；影響隨后慢慢減小，在4 周齡時(shí)，同為母乳喂養(yǎng)的剖腹產(chǎn)新生兒腸道菌群逐漸變得與陰道分娩新生兒相似，在8 周齡時(shí)，相似度進(jìn)一步增加，在3～5 歲兒童中，分娩方式對(duì)腸道菌群的影響已基本消退[27,44]。

2.3 出生胎齡

出生胎齡也是影響新生兒腸道菌群建立的重要因素。La Rosa等[86]分析58 名早產(chǎn)兒（23～33 周）的共計(jì)922 份糞便樣本，結(jié)果表明，早產(chǎn)兒腸道菌群的發(fā)展具有一定規(guī)律，早期芽孢桿菌綱的細(xì)菌占主導(dǎo)地位，而后以γ-變形菌綱為主的專性厭氧菌增多，出生3～12 周后（糾正胎齡33～36 周）腸道中梭菌綱的細(xì)菌最為豐富。另有研究表明，與足月兒相比，早產(chǎn)兒腸道細(xì)菌的種類減少10 倍，此外，雙歧桿菌、擬桿菌、鏈球菌和奇異菌等屬相對(duì)豐度較低，一些兼性厭氧菌相對(duì)豐度較高，這可能會(huì)延遲早產(chǎn)兒免疫系統(tǒng)的成熟[87-88]。早產(chǎn)兒腸道中潛在致病菌，如艱難梭菌、肺炎克雷伯菌等的存在較足月兒更普遍，相對(duì)豐度更高[88-89]。早產(chǎn)兒腸道菌群的特點(diǎn)以及不成熟的免疫系統(tǒng)和胃腸道發(fā)育，可能增加了新生兒壞死性小腸結(jié)腸炎的易感性，這是新生兒最嚴(yán)重的消化道急癥，90%～95%發(fā)生于早產(chǎn)兒，且病死率高達(dá)20%～30%[90-91]。

除了早產(chǎn)本身造成的影響，早產(chǎn)兒往往還伴隨著抗生素干預(yù)、母乳延遲或缺乏、剖腹產(chǎn)分娩及新生兒重癥監(jiān)護(hù)病房無(wú)菌環(huán)境暴露等，這些因素都會(huì)影響腸道菌群的定植和發(fā)育過(guò)程[27,92]。

2.4 抗生素暴露

藥物的使用，尤其是抗生素，會(huì)對(duì)腸道菌群造成短期或長(zhǎng)期影響[93]。Blaser等[94]認(rèn)為，產(chǎn)前使用抗生素一方面會(huì)對(duì)母體腸道菌群及其代謝產(chǎn)物產(chǎn)生定向選擇作用，直接影響母體傳遞給新生兒的細(xì)菌種類和數(shù)量，另一方面，抗生素能通過(guò)血液循環(huán)流入胎盤(pán)，胎兒體內(nèi)殘留的抗生素在胎兒娩出時(shí)會(huì)對(duì)初始定植的腸道細(xì)菌進(jìn)行再次定向選擇。接受產(chǎn)前抗菌預(yù)防的圍產(chǎn)期婦女，其分娩的新生兒腸道菌群多樣性降低，且出生后數(shù)周內(nèi)，腸道菌群放線菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和雙歧桿菌屬相對(duì)豐度保持較低水平，變形菌門(mén)、厚壁菌門(mén)和腸桿菌科相對(duì)豐度較高[95-96]。

抗生素施用于嬰兒更是直接影響其腸道菌群的建立和發(fā)育。盡管不同研究結(jié)果因抗生素類型、劑量、用藥方式和用藥時(shí)間的差異有所不同（表2），但普遍研究證實(shí)，向嬰兒施用抗生素會(huì)降低其腸道菌群的穩(wěn)定性、多樣性和豐富度，并增加變形桿菌門(mén)細(xì)菌（如腸桿菌科）豐度，導(dǎo)致促炎狀態(tài)和細(xì)菌抗生素抗性基因的表達(dá)增強(qiáng)[28,97]。有研究者提出，抗生素會(huì)對(duì)嬰兒腸道菌群造成短期及長(zhǎng)期影響，某些抗生素（如美羅培南）比其他抗生素引起的變化更劇烈，而某些嬰兒（如早產(chǎn)兒）的腸道菌群可能對(duì)抗生素更敏感[97]。同時(shí)，抗生素暴露也是艱難梭菌感染最重要的危險(xiǎn)因素，此感染會(huì)導(dǎo)致腸道菌群紊亂，引起腹瀉，嚴(yán)重者引發(fā)偽膜性腸炎，且常伴有中毒性巨結(jié)腸、腸穿孔、感染性休克等并發(fā)癥，甚至最終導(dǎo)致死亡[98]。此外，抗生素暴露的嬰兒腸道菌群的發(fā)育和成熟會(huì)出現(xiàn)延遲，在這種情況下，與接受抗生素治療的成年人相比，他們腸道菌群的恢復(fù)更加困難并且需要更長(zhǎng)時(shí)間[97,99]。

表2 不同抗生素對(duì)嬰兒腸道菌群的影響Table 2 Effect of different antibiotics on the intestinal flora of infants

2.5 孕期飲食

研究表明，孕期婦女的飲食（即總熱量攝入、常量營(yíng)養(yǎng)素和微量營(yíng)養(yǎng)素）能影響孕婦腸道菌群，進(jìn)而影響其母嬰垂直傳遞。例如，孕期高脂飲食的產(chǎn)婦分娩的新生兒腸道中乳球菌屬、顆粒鏈菌屬和腸球菌屬豐度會(huì)增加，擬桿菌屬、薩特氏菌屬、副擬桿菌屬和叢毛單胞菌屬豐度會(huì)減少，這種菌群特征將持續(xù)到嬰兒4～6 周大，甚至1 歲[105-106]。除了孕期飲食中脂肪含量，嬰兒腸道菌群結(jié)構(gòu)和組成也與母親孕期攝入的乳制品、海鮮和水果等的含量有關(guān)。孕期水果攝入量與嬰兒腸道菌群中雙歧桿菌屬豐度呈負(fù)相關(guān)，與梭菌科豐度呈正相關(guān)，孕期乳制品的攝入則增加?jì)雰耗c道梭菌屬的豐度[107]。

2.6 遺傳

宿主-微生物組全基因組關(guān)聯(lián)研究顯示，遺傳因素也會(huì)影響生命早期腸道菌群的組成和結(jié)構(gòu)，不同種族人群擁有不同的腸道菌群特征，即使是保守的腸道細(xì)菌類群也有不同的豐度[108]。雙胞胎嬰兒比隨機(jī)2 個(gè)嬰兒的腸道菌群更相似，同卵雙胞胎又比異卵雙胞胎更相似[46,109]。Goodrich等[46]的研究表明，遺傳因素對(duì)腸道菌群的影響似乎具有特異性，部分腸道細(xì)菌是可遺傳的，例如，克里斯滕森菌科的細(xì)菌，而瘤胃菌科、毛螺菌科和擬桿菌門(mén)細(xì)菌的定植大多是由環(huán)境決定的。但是，成百上千種的腸道細(xì)菌以及人類基因的多態(tài)性使得宿主遺傳學(xué)與腸道細(xì)菌之間的相互作用關(guān)系極其復(fù)雜，還需更多研究闡明這些可遺傳腸道細(xì)菌的定植規(guī)律和發(fā)生機(jī)制[110]。

2.7 環(huán)境

新生兒所處的環(huán)境也是腸道細(xì)菌的自然來(lái)源。家庭成員使用共同的物品、接觸共同的表面以及呼吸同一室內(nèi)的空氣都會(huì)增加細(xì)菌交換的可能性[111]。Song Sejin等[112]對(duì)60 個(gè)美國(guó)家庭的成員之間微生物共享性進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，同一家庭成員的口腔、腸道和皮膚菌群組成比非家庭成員更相似。另外，有研究表明，在生命早期階段，嬰兒與毛茸茸的寵物/動(dòng)物頻繁接觸或能增加腸道有益菌（如瘤胃球菌屬和顫螺菌屬）的定植機(jī)會(huì)，降低引發(fā)兒童過(guò)敏性疾病和肥胖癥的風(fēng)險(xiǎn)[113]。

不同環(huán)境的嬰幼兒腸道菌群組成存在差異，農(nóng)村嬰兒腸道菌群主要以擬桿菌門(mén)為主，城市嬰兒則以厚壁菌門(mén)為主[114]。住在農(nóng)場(chǎng)的兒童比去過(guò)農(nóng)場(chǎng)但沒(méi)有住在農(nóng)場(chǎng)或從未去過(guò)農(nóng)場(chǎng)的兒童具有更高的腸道菌群多樣性，農(nóng)場(chǎng)住宅中的細(xì)菌種類通常與牲畜家禽大棚中的相關(guān)[115]。這些結(jié)果進(jìn)一步表明，環(huán)境暴露是生命早期腸道細(xì)菌定植的潛在途徑。

2.8 嬰兒飲食/營(yíng)養(yǎng)

飲食/營(yíng)養(yǎng)的選擇和時(shí)機(jī)將繼續(xù)引導(dǎo)嬰幼兒腸道菌群的成熟及穩(wěn)定。一項(xiàng)關(guān)于飲食對(duì)1～2 歲澳大利亞健康幼兒腸道菌群發(fā)育影響的研究表明，毛螺菌科、瘤胃球菌屬和擬桿菌屬中特定操作分類單元（operational taxonomic units，OTUs）豐度與未加工食品（如肉/魚(yú)、水果等）攝入頻率呈正相關(guān)，與加工食品（如加工肉類、休閑零食等）攝入頻率呈負(fù)相關(guān)，而布勞特氏菌屬和梭狀芽孢桿菌屬中特定OTUs豐度與飲食的關(guān)系正好與之相反[36]。

在生命早期進(jìn)行有導(dǎo)向的膳食干預(yù)可能會(huì)促進(jìn)特定有益腸道細(xì)菌的增殖，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，增強(qiáng)腸道屏障作用并促進(jìn)腸道免疫成熟，為嬰幼兒的健康和發(fā)育帶來(lái)益處[29-31]。益生菌是一類對(duì)宿主有益的活性微生物，益生元是一些不被宿主消化吸收卻能夠選擇性促進(jìn)體內(nèi)有益菌代謝和增殖，從而改善宿主健康的有機(jī)物質(zhì)，在嬰兒配方乳粉中添加益生菌或/和益生元是實(shí)現(xiàn)嬰幼兒腸道菌群定向調(diào)控的方法之一[116]。例如，喂養(yǎng)含有羅伊氏乳桿菌DSM17938的配方乳粉的嬰兒（4 月齡）糞便中乳桿菌數(shù)量顯著增加，大腸桿菌數(shù)量及糞氨含量顯著減少[117]。另一項(xiàng)研究則表明，益生菌和益生元（短雙歧桿菌M-16V+低聚半乳糖+低聚果糖）強(qiáng)化牛乳能進(jìn)一步增加幼兒腸道雙歧桿菌的豐度，突出了益生菌和益生元在塑造嬰幼兒腸道菌群方面的潛在用途[36]。

2.9 其他

孕期母親體質(zhì)量增長(zhǎng)過(guò)量、肥胖以及糖尿病都會(huì)影響其后代的腸道菌群，造成菌群失調(diào)[118]。孕期壓力（抑郁、焦慮、分娩恐懼等）水平較高的母親，其后代腸道中潛在致病菌更多，如埃希氏菌屬、沙雷氏菌屬和腸桿菌屬，而乳桿菌屬、乳球菌屬、氣球菌屬和雙歧桿菌屬較少[100]。孕期及哺乳期母親補(bǔ)充益生菌及益生元能夠促進(jìn)特定益生菌在嬰兒腸道定植，包括鼠李糖乳桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌、乳酸乳球菌等，同時(shí)增加腸道中雙歧桿菌屬和乳桿菌屬的數(shù)量[119]。另外，地域因素也會(huì)影響腸道菌群結(jié)構(gòu)和功能的塑造。De Filippo等[114]的研究表明，非洲西部國(guó)家布基納法索1～6 歲兒童較意大利同齡兒童的腸道菌群物種豐富度更高，與纖維代謝相關(guān)的細(xì)菌數(shù)量更多。孟加拉國(guó)和美國(guó)的兒童之間腸道菌群也不同，孟加拉國(guó)兒童腸道菌群多樣性更高，且普雷沃菌屬、丁酸弧菌屬和顫螺菌屬的細(xì)菌含量更豐富[120]。

3 結(jié) 語(yǔ)

嬰幼兒時(shí)期腸道菌群的定植、發(fā)育和成熟受多種因素影響。確定生命早期腸道菌群演變的規(guī)律和潛在機(jī)制及其對(duì)腸道功能和免疫發(fā)育的影響仍然十分重要。隨著母嬰腸道菌群研究的深入，如何通過(guò)個(gè)性化的干預(yù)措施（如添加膳食補(bǔ)充劑）調(diào)節(jié)妊娠期、哺乳期母親及嬰幼兒的腸道菌群，以達(dá)到最佳的腸道微環(huán)境穩(wěn)態(tài)并最終減少嬰幼兒、兒童甚至成年人罹患相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)，是今后研究的新方向和新挑戰(zhàn)。