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研究总结 | 早产儿肠道菌群与坏死性小肠结肠炎
发布时间:2017-08-11 15:50   点击率:
早产儿一般指胎龄少于37周,出生体重小于2500g的婴儿,其器官功能与适应能力较差,约12%的早产儿患坏死性小肠结肠炎(Necrotising enterocolitis,NEC),病发因素与肠道供血不足、摄入的营养成分或细菌感染等有关。但由于NEC早期症状不明显,因此诊断比较困难,时机的贻误导致了部分早产儿的死亡。

手术和药物对本来就非常脆弱的早产儿或许不是最好的治疗办法,随着肠道微生物菌群与人体疾病的关系被发现,新的研究层出不穷,但关于疾病是先于肠道菌群的改变,还是肠道菌群导致了疾病,尚无明确的机制研究。肠道菌群治疗比较成功的例子是溃疡性结肠炎UC、克罗恩病CD。目前,对新生儿NEC肠道的研究主要集中在:
1、NEC患者与健康婴儿肠菌组成比较
2、寻找biomarker,提前诊断NEC
3、治疗NEC的方法:益生菌、母乳寡糖等

研究方向1. NEC患者与健康婴儿肠菌组成比较
 
文献1.1
Temporal bacterial and metabolic development of the preterm gut reveals specific signatures in health and disease
Microbiome    2016年12月
实验对象:7名NEC患者婴儿及28名对照婴儿,共计641份粪便样品
实验方法:16S测序,UPLC-MS代谢组
实验结果:根据数据结果,将所有肠道菌群分为6类。PGCT 1由Klebsiella占主导地位;PGCT 2由KlebsiellaEnterococcus占主导地位;PGCT 3由Staphylococcus占主导地位;PGCT 4由Enterococcus占主导地位;PGCT 5由Escherichia占主导地位;PGCT6种群较多,且Bifidobacterium相对丰度高。其中,PGCT1-5肠道菌群都存在被诊断出患NEC的可能,而PGCT6肠道菌群无患NEC的可能;说明NEC患者肠道菌群类型多样,PGCT6只存在健康婴儿肠道内(图1)。

 
图1. 早产儿肠道核心微生物
 
文献1.2
Gut bacteria dysbiosis and necrotising enterocolitis in very low birthweight infants: a prospective case-control study
Lancet    2016年3月   
实验对象:46名NEC患者婴儿,120名对照婴儿
实验方法:16S测序
实验结果:数据结果显示,在属水平,婴儿肠道菌群主要是这4类微生物:Bacilli(革兰氏阳性球菌)、Gammaproteobacteria (兼性革兰氏阴性杆菌)、Clostridia和Negativicutes (专性厌氧菌),占疾病组肠道微生物组成的92%,对照组93%;疾病组肠道菌群的组成随时间而快速变化,特别是在出生后一个月,而对照组菌群相对稳定;对比疾病组与对照组,疾病组的γ-变形菌纲细菌增加,而严格厌氧的细菌如Negativicutes减少(图2)。


图2. 早产儿肠道菌群随时间而变化

 
研究方向2. 母乳寡糖预测NEC风险
Human milk oligosaccharide composition predicts risk of necrotising enterocolitis in preterm infants
GUT  2017年3月
实验对象:200名接受母乳喂养的早产儿
实验方法:HLPC
实验结果:母乳中富含配方奶粉中没有的寡糖,尤其是能预防NEC的二唾液酸乳-N-四糖(DSLNT);配方奶粉组早产儿患NEC的发病率比母乳喂养组高6-10倍;母乳喂养并且患NEC的早产儿,他们的DSLNT浓度显著低于母乳喂养未患NEC的对照组;母乳DSLNT浓度可作为NEC的非侵入性生物标记物(图3)。

 
图3. 早产儿的DSLNT浓度
 
研究方向3. 益生菌治疗NEC
Probiotic administration can prevent necrotizing enterocolitis in preterm infants: A meta-analysis
journal of pediatric surgery    2015年5月

实验对象:5982名早产儿,20项随机对照实验
实验方法:数据汇总,重分析
实验结果:使用益生菌,主要为Lactobacillus、Bifidobacterium、Saccharomyce,进行干预后,发生坏死性小肠结肠炎风险降低了49.1%,死亡率降低26.9%;在使用益生菌的早产儿中,还发现患败血症的风险降低了8.1%;达到全肠内喂养的时间降低了1.2天(图4)。

 
图4. 益生菌喂食早产儿实验的随机调查
 
展望Ⅰ. 益生菌是否有效?
Kate Costeloe和他的同事进行了三期临床随机对照实验,调查了出生于英国的1315个早产儿,并喂食短双歧杆菌Bifidobacterium breve BBG-001,发现该菌对预防NEC并没有显著效果[1]。上海儿童医院的团队进行了30项随机对照实验及14项观察性研究调查,也显示:喂食益生菌的早产儿,败血症的发病率分别下降了12%及19%;NEC的发病率及死亡率降低,但未达到统计学的显著水平[2]。

然而,喂食益生菌可以预防NEC已成为共识,并已实施于各大新生儿重症监护室。S Viswanathan调查了500名于2015年5月至9月在美国出生的低体重早产婴儿及监护室,发现14%的新生儿重症监护室对低体重早产婴儿使用益生菌,共有16种商品化益生菌被使用[3],多属于Lactobacillus、Bifidobacterium、Streptococcus这三大益生菌。

目前,对益生菌的研究缺少标准化的实验设计,例如产品选择、剂量、研究开始及持续时间等;另外,益生菌在新生儿中使用的安全性也需要考虑。

 
展望Ⅱ. 益生菌预防NEC的作用机制
从微生物的角度讲,益生菌是人体健康肠道的核心菌种,喂食益生菌既增加了健康菌,也增加了肠道菌群的多样性[4]。

从人体组织上讲,益生菌影响了肠道上皮的完整性,这已在细胞系、动物实验及临床中验证,肠道上皮完整性是肠道黏膜功能维持稳态的先决条件,在最大化吸收能力的同时,维持对化学物质及微生物的有效防御反应;而某些胃肠道疾病的主要相关致病因素,包括病原体感染、肥胖、糖尿病、坏死性小肠结肠炎、肠易激综合征、IBD等,破坏了肠道屏障完整性[5]。
从作用机制上讲,益生菌参与了终止肠道炎症、细胞凋亡、动力障碍及渗透性,并通过释放细菌素以排挤其他肠道细菌的生长空间[6]。

 
展望Ⅲ. 研究思路的汇总
○ 生物marker,通过比对,结合宏基因组学和代谢组学,找到一些分子靶标,预测疾病;
○ 治疗方案,针对婴儿减少的菌,进行食补(益生菌、母乳),菌群移植;
○ 分子机制研究,结合免疫学与宏基因组学,深入的研究疾病发生过程中,致病微生物群与人体免疫的互作。

参考文献:
1. Abrahamsson TR. Not all probiotic strains prevent necrotising enterocolitis in premature infants [J]. Lancet, 2015, 387(10019): 624-625.
2. Dermyshi E, Wang Y, Yan C, et al. The "Golden Age" of Probiotics: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized and Observational Studies in Preterm Infants [J]. Neonatology, 2017, 112(1): 9.
3. Viswanathan S, Lau C, Akbari H, et al. Survey and evidence based review of probiotics used in very low birth weight preterm infants within the United States [J]. Journal of Perinatology, 2016, 36(12): 1106-1111.
4. Welsh KM, Bondi DS, Frost B. Probiotics for the Prevention of Necrotizing Enterocolitis in Preterm Neonates [J]. NeoReviews, 2016, 17(7): e377-e385.
5. Bron PA, Kleerebezem M, Brummer RJ, et al. Can probiotics modulate human disease by impacting intestinal barrier function? [J]. British Journal of Nutrition, 2017, 117(1): 1.
6. Underwood MA. Probiotics and Innate and Adaptive Immune Responses in Premature Infants [C]. Forum on Immunopathological Diseases and Therapeutics. Begel House Inc, 2016, 7(1-2).