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与人体共生的肠道菌群是人体的重要组成部分,它们可直接参与消化、营养吸收、能量供应、脂肪代谢、免疫调节等多种生理功能。生命早期是人体肠道菌群建立的关键性窗口期,研究发现,不同的饮食成分可影响肠道菌群组成,进而影响婴儿体内的早期编程及生长发育。靶向肠道菌群饮食干预或可成为婴儿早期营养与发育不良的治疗方案[1,2]。
一、生命早期营养不良和肠道菌群失调
生命早期是婴幼儿发育的关键时期,也是肠道菌群建立的关键时期,多种外在因素,如抗生素、饮食、卫生、病原体、分娩方式和污染物等可影响生命早期肠道菌群的组成,进而改变生命早期编程并可导致后期疾病易感性的增加(图1)[2]。
图1.生命早期肠道菌群建议的因素及其对远期疾病的影响[2]
营养不良可影响宿主肠道微生物的组成进而对健康产生不良影响。营养物质的质量和数量可直接通过肠道微生态的改变进而影响宿主的免疫功能。微生态失调通过发酵产物、病理性过度生长和上皮氧化应激损伤而加剧营养不良的循环。进而改变肠道通透性,导致感染增加和内毒素血症,从而阻碍宿主免疫并增加疾病易感性(图2)。
图2.营养不良与肠道菌群失调的相互作用机制[2]
二、饮食与肠道菌群的相互作用
饮食因素是影响肠道菌群组成的重要因素之一,且是可进行干预的外在因素,食物成分中含有肠道菌群代谢所需的底物,可影响肠道菌群的组成和功能,研究发现,不同饮食习惯及营养物质的摄入不同导致肠道菌群组成和结构而存在较大差异,例如:长期以蛋白质和脂肪为主的人,肠道菌群以拟杆菌属为主;而以糖类为主要饮食的人,普氏菌则占主导地位。当饮食结构改变时,肠道菌群也会发生相应的变化[3,4]。
肠道菌群也反过来影响食物营养价值。肠道微生物可产生多种人体所需的酶类和维生素、食物中不被消化的碳水化合物也可被微生物发酵产生短链脂肪酸(SCFAs,醋酸盐、丙酸盐、丁酸盐等)对调节机体代谢功能方面具有重要作用。当肠道菌群丰度下降或与食物消化及维生素生成相关的菌种的减少时,即便在食物摄入充足的状况下也可发生营养不良[5,6]。
三、菌群导向的饮食干预对营养不良的改善
营养不良的患儿食物摄取不足导致肠道微生物群的发育受到损害,进而导致食物的利用率不足,形成恶性循环,不断加重营养不良。于是,科学家们设想,通过一定的饮食干预修复营养不良儿童的肠道菌群或可成为营养不良的干预措施[7], 近期来自华盛顿大学医学院肠道微生物和营养研究中心的专家们在营养不良的患儿中进行了初步的尝试,给予含有鹰嘴豆粉、香蕉、大豆粉和花生粉的促进菌群成熟的辅食(MDCF),可明显改善营养不良患儿的肠道菌群以及与生长、发育和免疫功能等相关的标志物[8]。
小结
肠道菌群异常是营养不良发生的关键环节,通过靶向肠道菌群的饮食干预来促进营养不良患儿肠道菌群发育成熟,进而改善婴幼儿营养不良的状况,有望成为治疗选择之一。未来通过组学的方法进一步揭示肠道微生物群与营养不良儿童健康之间复杂的相互作用,并开展更长期、更大样本的临床试验,以确定靶向肠道菌群设计的饮食干预是否有持续的帮助。为生命早期喂养提供更加科学的参考依据,助力宝宝建立健康的肠道菌群。
参考文献:
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[8]Gehrig JL, Venkatesh S, Chang HW, et al. Effects of microbiota-directed foods in gnotobiotic animals and undernourished children[J]. Science, 2019, 365(6449):139-139.