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新生儿肠道微生态 1 内容提要 人体肠道微生态学研究进展 新生儿肠道微生态的建立和演化 早产儿肠道微生态的特点 微生态制剂在新生儿临床中的应用 2 人类的肠道 宿主细胞 营养物质 微生物菌群 3 肠道微生态系统 种类 超过 400种 数量 超过1014个 200万 基因 (microbiome) 作用 营养、生理和免疫调节 4 消化道菌群分布和数量 5 影响因素 n n 环境酸碱度环境酸碱度 n n 酶的活性酶的活性 n n 在消化道内通过时间在消化道内通过时间 6 肠道细菌的种类 有益菌 数量最大，随年龄和机体状况而变 化 代表细菌：双歧杆菌、乳酸杆菌 寄生部位：肠壁深层 中间菌 数量介于有益和有害菌之间 代表细菌：大肠杆菌 寄生部位：肠壁中层 有害菌 数量最少，多为过路菌 如：葡萄球菌 寄生部位：肠壁浅层 7 肠道菌群特点 必需性 多样性 个体差异性 菌种 菌株 动态平衡性 可变性 组成 数量 8 肠道菌群的定植机制(1) 粘蛋白(mucin) 多聚糖结构 黏附素(adhesins) 细菌接触位 置 先天性细菌黏附位点 遗传基因 细菌糖苷酶的作用 新黏附位点 的建立 9 肠道菌群的定植机制(2) 细菌和宿主细胞之间的对话细胞微生物学 细菌化学性信息 细胞糖基转移酶表达和活性改变 粘蛋白醣基黏附位点变构 新的细菌黏附位点出现 新细菌肠道定植 10 细菌之间的相互对话 quorum sensing 细菌释放信号分子 环境中信号分子浓度超过阈值 影响其他细菌基因调节系统 细菌基因的激活、阻遏和去阻遏 11 细菌的信号分子 革兰氏阴性细菌 N酰基高丝氨酸内酯 (N-acylhomoserine lactone) 革兰氏阳性细菌 信息肽 (Pheromone peptides) 12 基本机制 消耗和竞争相同的作用底物 竞争粘蛋白的黏附受体位置 产生生理性的限制环境 产生对其他细菌有毒性作用的代谢产物 产生抗生素样物质，如细菌毒素 产生作用于存活细菌编码基因的信号分子 阻止外界进入的任何新的细菌菌株在肠道内的定植 13 肠道微生态系统与整体免疫 肠道粘膜屏障的组成部分 刺激肠道Paneth细胞产生防御素 (defensins) 促进肠 道和全身免疫系统的发育成熟 免疫耐受和调节 作用 14 肠道微生态和系统免疫肠道微生态和系统免疫 15 16 肠道相关性淋巴组织 GALT 17 Toll-Like Receptors (TLRs): 连接肠道菌群和肠道免疫的桥梁 TLRs是一组位于肠道上皮细胞表面的分子 ，至少有10种 这些受体可以识别 黏附于肠道上皮表面细菌 的特殊抗原结构 TLR-4是脂多糖 (LPS ) 受体 可能部分通过NF-B途径激活肠道上皮细胞 来诱导肠 道免疫 18 肠道微生态和细胞免疫 19 20 益生菌对新生儿免疫系统的影响 体液免疫 肠道粘膜内免疫细胞的发育成熟 IgA和特异性IgG分泌 细胞免疫 TH细胞应答 巨嗜细胞吞噬活性 NK细胞活性 21 新生儿肠道微生态系统建立的意义 营养物质的分解、合成和吸收 肠道系统发育成熟 局部和全身免疫系统的发育成熟 免疫耐受的形成 22 影响因素 出生方式 经阴道顺产 vs 剖腹 产 周围环境 发展中国家 vs 发达 国家 摄入食物 母乳喂养 vs 人工喂 养 23 24 新生儿肠道微生态系统的演化 初始期 母乳（配方乳）喂 养期 辅食添加期 断乳期 25 应用PCR-DGGE技术检测新生儿肠道菌群的演化实例1 26 应用PCR-DGGE技术检测新生儿肠道菌群的演化实例2 27 肠道微生态系统的干预 益生素 (prebiotics) 益生菌 (probiotics) 合生素 (synbiotics) 28 29 益生菌的应用范围 乳糖吸收不良 复发性艰难梭状芽胞杆菌性腹泻和 抗生素相关性腹泻 病毒相关性腹泻如轮状病毒感染 过敏性疾病 30 益生菌在新生儿中可能的应用对象 经剖腹产出生 早产儿 应用抗生素 有医院内感染危险 对抗生素存在耐药 人工喂养 31 母乳喂养和肠道微生态 低聚糖(oligosaccharides) 和复合糖(glycoconjugates) 促进双歧杆菌的生长 母乳喂养的婴儿肠道菌群的稳定 性高 32 新生儿肠道微生态和过敏性疾病 the KOALA Birth Cohort Study John Penders, Carel Thijs, et al. Gut 2010;56;661- 667 33 益生菌在疾病预防中的作用 动物实验：肠道内补充乳酸杆菌 (Lactobacillus GG)可以减少 耐药性大肠杆菌(E. coli K1A)在 肠道内定植数量和发生细菌肠外移 位的频率 预防性应用乳酸杆菌 (Lactobacillus GG)可以减少 住院婴幼儿(1月至3岁)发生院内感 染性腹泻，特别是轮状病毒感染的 危险 34 在新生儿出生后给与补充非致病性大肠杆菌类益 生菌可减少新生儿出生后10或20年内过敏性疾 病和反复感染的发生率 在孕妇和乳母中应用益生菌可能减少婴幼儿发生 过敏性湿疹的风险 35 06月 生长 Wt Lt Hc 无差异 呼吸道感染 66% vs 68% 中耳炎 15% vs 19% 胃肠炎 13% vs 14% 抗生素应用 23% vs 28%; OR: 0.74; 95% CI:0.551.00; P .049 724月 呼吸道感染 93% vs 97%; OR: 0.49; 95% CI: 0.270.92; P .023 次数 3.7 vs 4.2; ratio: 0.87; 95% CI: 0.79 0.97; P .009 中耳炎 72% vs 76% 次数 1.7 vs 1.9; ratio: 0.89; 95% CI: 0.781.01; P .068 胃肠炎 74% vs 71% 抗生素应用 80% vs 83% 36 益生菌对过 敏性疾病的初级预 防 具有过敏性疾病家族史德国新生儿 Lactobacillus GG 1*1010/d 产前孕妇应用46周 乳母应用3月 母乳喂养*3M 婴儿应用6月 Kopp MV, Hennemuth I, Heinzmann A, et al. Pediatrics 2008;121;e850-e856 37 早产儿肠道微生态系统 38 早产极低体重儿肠道菌群的特点 定植时间延迟 种类减少 正常成人 400 早产儿 20 比例失衡 潜在致病菌/有益菌 抗生素耐药菌株 可能原因：无菌环境 抗生素应用 肠道喂养延迟 非母乳喂养 39 极低体重早产儿肠道菌群建立的影响因素 日龄喂养方式 40 抗生素应用对于极低体重早产儿肠道菌群的影响 细菌种类细菌数量 Gewolb IH, Schwalbe RS, Taciak VL, et al. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2011; 80:F16773 41 早产儿应用益生菌的潜在益处 降低肠道通透性 增强粘膜对于细菌和细菌产物的屏障作用 提高肠道局部和全身性的免疫机能 使肠道微生物菌群 “正常化” 保护肠道粘膜不受致病菌定植 增加抗炎症性细胞因子 促进肠道营养 42 益生菌在早产极低体重儿肠道内的定植 43 益生菌应用促进早产极低体重儿的肠内喂养 44 益生菌应用促进早产极低体重儿的体重增长 45 益生菌的作用 46 47 48 双歧杆菌作用荟萃 49 早产儿NEC与肠道微生态 50 NEC发病机制中的重要因素 宿主的发发病易感因素 分泌性 IgM水平 血小板激活因子(PAF)水平 缺氧 and/or 缺血性损伤损伤 肠肠道细细胞的成熟度 胃肠肠道的细细菌存在 51 胃肠肠道的细细菌异常定植 - 肠肠道菌群的异位倾倾向 缺乏肠肠道竞竞争菌群 肠肠道粘膜分化的影响 产产前激素应应用 粘膜的成熟 母乳喂养 粘膜屏障 PAF 乙酰酰水化酶的活性52 应用益生菌预防NEC的可能机制 减少潜在致病菌在肠肠道粘膜的定植 增强对对于细细菌和细细菌产产物跨粘膜移位的屏障作用 竞竞争性排除潜在致病菌 调节调节 宿主反应应 增强肠肠道营营养 53 54 台湾多中心研究 台湾 7个NICU VLBWI 434例 方法同前 NEC+死亡： 4/217 vs 20/217 NEC： 4/217 vs 14/217 未发现副反应 Lin HC，Hsu CH, Chen HL, etc. Oral Probiotics Prevent Necrotizing Enterocolitis in Very Low Birth Weight Preterm Infants: A Multicenter, Randomized, Controlled Trial. PEDIATRICS 122 (4) 2008: 693-700 55 结论 益生菌的应用可能降低早产儿NEC的发病风险 不同的益生菌菌种和菌株的选择、具体剂量和应 用疗程尚未明确 需要更大规模的多中心随机双盲对照试验以明确 益生菌的预防效果和安全性 56 其他应用 新生儿黄疸 可能机制： 建立肠道正常菌群 降低葡萄糖醛酸酶活性 减少胆红素肠肝循环 促进肠道蠕动 57 国内常用益生菌制剂 培菲康 双歧杆菌、乳酸杆菌、 肠球菌 米雅-BM 酪酸芽孢杆菌 金双歧 双歧杆菌、乳酸杆菌、 链球菌 妈咪爱 粪链球菌、枯草杆菌 丽珠肠乐 双歧杆菌 乐托尔 乳酸杆菌 乳酸菌素片 乳酸菌的发酵产物 58 益生素(prebiotics)和合生素 (synbiotics) 功能性低聚糖 (双岐因子) 乳果糖、低聚果糖、异麦芽糖 等 中草药 阿胶、五味子、刺五加 等 合生元 乳酸杆菌、双歧杆菌(2种) 低聚果糖 59 益生菌的安全性 特殊人群 免疫缺陷 早产儿 菌种差异 乳酸杆菌 双歧杆菌 感染类型 败血症 脑膜炎 心内膜炎 肝脓肿 等 60 面临的问题 是否有必要长期维持母乳喂养型的肠道微生态 结构而可能导致酵解碳水化合物能力的限制？ 能否通过益生菌或/和益生素的应用在停止母 乳喂养的新生儿或婴儿的肠道中获得具有更多 乳酸性细菌组成