腸道微生態與小兒抗生素相關性腹瀉的關系研究*

徐 前

(天津港口醫院，天津 300456)

腸道微生態與小兒抗生素相關性腹瀉的關系研究*

徐 前

(天津港口醫院，天津 300456)

在兒科住院患兒中，由于近年來采用大量廣譜抗生素治療感染性疾病，破壞了小兒正常腸道功能菌群的平衡，打破了各個菌群間的正常相互制約關系，從而產生了許多抗生素相關性腹瀉等疾病。目前臨床上常利用微生態制劑來重建人體腸道微生態系統平衡，促進內環境的穩定，同時調節肌體免疫功能，以糾正腹瀉癥狀。本文從介紹小兒腸道微生態系統的建立過程出發，闡述抗生素相關性腹瀉(antibiotic associated diarrhea，AAD)發生機制及病原學，以及微生態制劑在AAD的應用及作用機制等知識。

兒科，腸道微生態，抗生素相關性腹瀉，微生態制劑

1 小兒腸道微生態系統的建立過程及影響因素

人腸道中棲息著大約50余屬500多種細菌(最近通過分子生物學技術鑒定有1 000余種)，細菌數目高達1014個。腸道菌群是人體重要的微生態系統之一，直接參與人體的消化、營養吸收、能量供應、脂肪代謝、免疫調節等多方面功能，相當于人體的一個重要“器官”［1］。剛出生的嬰兒由于在子宮內是處于無菌的環境，所以腸道內是無菌的。出生后，細菌迅速從口及肛門侵入，2 h左右，其腸道內很快有腸球菌、鏈球菌和葡萄球菌等需氧菌植入，以后隨著飲食，腸道就有了更多的不同菌群進駐，說明新生兒最初定植的微生物主要來自于分娩時接觸的環境［2］。這些細菌在生長過程中消耗腸道內的氧氣，為專性厭氧菌的生存創造了必需的厭氧環境。生后第2日就有雙歧桿菌、乳酸桿菌等專性厭氧菌定植于腸道。以雙歧桿菌為主的厭氧菌發酵糖產生乳酸等有機酸，使腸道pH值迅速下降，從而促進了更多厭氧菌的定植，同時也抑制需氧菌及兼性厭氧菌的生長。1周后厭氧菌可占細菌總數的98%，此時嬰兒腸道菌群基本形成，在回腸末端和結腸主要是雙歧桿菌、乳酸桿菌、擬桿菌和腸球菌等。小兒一般在2～3歲后，可形成類似成人模式的腸道菌群。研究發現，在以厭氧菌為主的腸道菌群中，雙歧桿菌處于優勢地位［3］。同一腸道，不同類菌的空間分布也不相同，總的來說，人體腸道菌群在腸腔內形成3個生物層:深層的緊貼黏膜表面并與黏膜上皮細胞粘連形成細菌生物膜的菌群稱為膜菌群，主要由雙歧桿菌和乳酸桿菌組成，這兩類菌是腸共生菌，是腸道菌中最具生理意義的兩種細菌，對肌體有益無害;中層為糞桿菌、消化鏈球菌、韋榮球菌和優桿菌等厭氧菌;表層的細菌可游動稱為腔菌群，主要是大腸桿菌、腸球菌等好氧和兼性好氧菌。在此之前的腸道菌群可能受到多種因素影響，如宿主胎齡、分娩方式［4］、宿主的年齡、喂養方式及飲食種類、腸道內外感染、是否應用抗生素或微生態制劑、生活環境等［5］。正常的腸道菌群與肌體之間不斷地互相作用，最后形成了腸道微生態系統。

2 抗生素相關性腹瀉(AAD)的發生機制及病原學

抗生素相關性腹瀉主要是指使用抗生素后導致腸道菌群失調［6］而引起的腹瀉，同時還包括抗生素本身毒副作用導致的腹瀉。AAD為抗生素治療中常見的不良反應，其發生率因人群及抗生素種類的差異而不同，一般為 5% ～39%［7，8］。幾乎所有的抗生素都可能導致AAD。根據抗生素的類別及其作用機制，歸納其引發AAD特點如下:①廣譜抗生素更易發生 AAD:廣譜抗生素引起AAD的概率是窄譜抗生素的10～70倍［9］。其中廣譜青霉素及其酶抑制劑的復合制劑發生率最高，其次是頭孢菌素類及克林霉素。青霉素類中以阿莫西林和阿莫西林/克拉維酸報道最多，頭孢菌素類中以第二、第三代頭孢菌素為主。②吸收不完全或分泌進入膽汁導致腸內高濃度的抗生素易發生AAD。③聯合使用抗生素較單用抗生素易發生AAD。④抗生素使用療程越長，AAD發生率越高。

2.1 抗生素相關性腹瀉的發生機制 多數學者認為:抗生素的使用打破了腸道微生態系統平衡，即導致腸道菌群失調，是引起AAD發生和發展的基礎。腸道菌群失調分度:Ⅰ度是可逆的比例失調，指抗生素抑制或殺滅一部分細菌，而促進了另一部分細菌的生長，這就造成了腸道某些部位的正常菌群在組成和數量上的異常變化或移位，在誘發原因去掉后可逆轉為正常比例;Ⅱ度是不可逆的比例失調，在 Ⅰ度失調基礎上菌群由生理波動轉為病理波動;Ⅲ度表現為原來的正常菌群大部分被抑制，只有少數條件致病菌或病原菌逐漸成為優勢狀態。腸道菌群失調時生理性細菌數量明顯下降，腸道微生態系統的正常生理功能受到不同程度抑制;繼而出現致病菌數量異常增多，腸道黏膜屏障損傷，消化吸收代謝受到影響，從而導致AAD;甚至產生偽膜性腸炎(PMC)，嚴重者可致死。臨床上，從病理生理角度闡述AAD發生機制如下:

2.1.1 大腸糖類代謝的異常 廣譜抗生素使用后不僅可以使腸道內正常菌群減少，還導致多糖發酵成短鏈脂肪酸減少，細菌對糖類代謝降低，致使吸收不良，腸腔中的有機酸、陽離子和糖類等滯留于腸道而引起滲透性腹瀉。

2.1.2 膽汁酸代謝的異常 在小腸中未被吸收完全的初級酸可以在大腸內被細菌分解去羥基后變成次級膽酸。雙膽酸如初級膽酸的鵝氧膽酸及次級膽酸的脫氧膽酸為強烈的大腸分泌刺激物。由于大量抗生素的應用，使具有去羥基作用的細菌數量減少，特別是具有7α－去羥基功能的細菌數量很低時致使鵝脫氧膽酸的濃度增加，常繼發分泌性腹瀉。

2.1.3 抗生素的直接作用 某些抗生素如紅霉素，是胃動素受體的激動劑，可以刺激胃竇和十二指腸引起腸蠕動改變，導致腹瀉、腸痙攣和嘔吐。

2.2 抗生素相關性腹瀉常見病原體 抗生素相關性腹瀉常見病原體有艱難梭菌、產氣莢膜梭菌、金黃色葡萄球菌、產酸克雷伯菌和念珠菌等。艱難梭菌能引起人的假膜性結腸炎，是已被肯定的 AAD病原體，25% ～33%［10］的AAD由艱難梭菌引起。目前，產氣莢膜梭菌被公認為導致食源性和抗生素相關性腹瀉的常見病原菌之一［11］。且其腸毒素結構域的研究也逐漸受到了重視［12］。艱難梭菌的致病菌株能產生2種毒素，一種是腸毒素，即毒素A;另一種是細胞毒素，即毒素B。毒素A通過改變細胞內的肌動蛋白而直接作用于結腸細胞、黏膜固有層上皮細胞和巨噬細胞，同時神經免疫細胞釋放的細胞因子也有助于結腸黏膜損傷及毒素A介導的炎癥反應。毒素B可使腸細胞發生明顯的凋亡，出現細胞內染色質濃縮。艱難梭菌與索氏梭菌有交叉抗原，能被其毒素中和，直接損傷腸壁細胞，造成假膜性結腸炎，臨床表現為腹痛、腹瀉，并伴有全身中毒性癥狀。檢測到產氣莢膜梭菌腸毒素是診斷產氣莢膜梭菌 AAD的依據，艱難梭菌檢測陰性的AAD應考慮檢測該腸毒素［13］，應用甲硝唑治療產氣莢膜梭菌相關的AAD可以緩解腹瀉癥狀。2009年Lo T S等［14］報道了5例耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)的造成AAD病例，并指出需口服萬古霉素治療。H?genauer等［15］的研究結果顯示，健康人產酸克雷伯菌攜帶率為1.6%(6/385);在22例AAD患者中，6例診斷為抗生素相關出血性腸炎，其中5例糞便培養產酸克雷伯菌陽性，均為產細胞毒素株，對多種上皮細胞有細胞毒效應，可致上皮細胞死亡;該類型腸炎停用抗生素后病程常呈現自限性，只需補液、解痙等對癥支持治療。Vaishnavi C等［16］報道了非艾滋病的AAD患者的111個糞便(艱難梭菌毒素陰性)研究結果，念珠菌分離為純增長(105個/毫升)糞便占28.8%。其中主要有熱帶念珠菌(16例)，白色念珠菌(14例)和克柔念珠菌(2例)。在中斷抗生素并予制霉菌素后，可治愈。

3 兒科中AAD的發病特點

嬰幼兒腸道微生態系統是逐漸形成的，腸道菌群波動較大，易受抗生素影響，AAD發病率較兒童及成人高。臨床研究表明:低胎齡、低體重、低日齡為導致住院新生兒發生AAD的危險因素［17］。嬰幼兒胃酸度低，免疫系統發育不完善，血清免疫球蛋白和胃腸分泌型IgA較低，補體水平低，對外界環境變化耐受力差，使用抗生素后容易發生AAD［18］。

4 微生態制劑在小兒AAD中的應用及作用機制

4.1 微生態制劑的分類

4.1.1 益生菌 益生菌指含活菌和(或)包括菌體組分及代謝產物的死菌的生物制品，經口或其他黏膜投放，能在黏膜表面處改善生物與酶的平衡或刺激特異性與非特異性免疫。最常用的益生菌是乳酸菌，包括乳酸桿菌、腸球菌和雙歧桿菌，其中對乳酸桿菌研究最為廣泛的是在成人和兒童中的益生菌。

4.1.2 益生元 益生元是指一類非消化性物質，但可作為底物被腸道正常菌群利用，能夠選擇性地刺激腸內1種或幾種已存在的益生菌的生長和活性，抑制有害細菌生長，因而益生元對恢復腸道菌群生態平衡有很重要的作用。這類物質通常是寡糖類，如乳果糖、果寡糖、葡萄糖、半乳糖、大豆糖等。

4.1.3 合生元 合生元又稱為合生素，是指益生菌和益生元的混合制品，或再加入維生素和微量元素等。其既可發揮益生菌的生理性細菌活性，又可選擇性地增加這種菌的數量，使益生作用更顯著持久。

5 常用的微生態制劑

5.1 活菌制劑麗珠腸樂(雙歧桿菌活菌)每粒含O.5億活菌，金雙歧(長雙歧桿菌、保加利亞乳酸桿菌、嗜熱鏈球菌活菌)每片含0.5億活菌，整腸生(地衣芽孢桿菌)每粒含2.5億活菌，聚克通(乳酸桿菌、嗜酸乳酸桿菌、乳酸鏈球菌)每粒含0.000 2億活菌，普爾拜爾(嬰兒雙歧桿菌、嗜酸乳酸桿菌、糞鏈球菌、蠟樣芽孢桿菌)每片含0.5億活菌。

5.2 死菌制劑 媽咪愛(乳酸菌)每粒含0.5億死菌，樂托爾(嗜酸乳酸桿菌)每克含100億死菌。值得說明的是，益生菌的有益作用是由其DNA介導的，因此活菌并非必需［19］。

在防治AAD中，微生態制劑始終是一個熱門的探討話題。學者 Szajewska H等［20］研究顯示，使用益生劑發生AAD的風險從28.5% 降低到11.9%，使用益生劑后平均每7個接受抗生素治療的兒童中可使一個兒童避免發生AAD。Johnston B C等［21］大量文獻回顧分析也有相同結論。雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、乳桿菌、蠟樣芽孢桿菌、屎腸球菌、布拉酵母菌等被證實能預防 AAD，尤其布拉酵母菌近年來受到重視［22，23］。2006年的一項Meta分析也證實益生菌中的布拉酵母菌、鼠李糖乳桿菌和益生菌混合制劑用于預防AAD效果相似，但只有布拉酵母菌能有效預防艱難梭菌感染引起的腹瀉(CDAD)［24］。而最近，陳秀奇等［25］報道一項微生態制劑預防兒童AAD的Meta分析，得出結論是微生態制劑在一定程度上能夠減少兒童AAD的發生率，且尚無相關副反應的報道，這為兒童抗生素的使用中是否應用微生態制劑提供一定的參考。在微生態制劑治療AAD薈萃分析中，盧麗莉［26］從現有的臨床證據認為，益生菌治療小兒AAD有效。使用的雙歧桿菌、乳桿菌等微生態制劑，可補充被抗生素殺滅的腸道正常菌群，糾正腸道菌群失調比例。而外源性益生菌群一方面通過與病原菌競爭營養物質，另一方面通過產生大量乳酸等物質來抑制病原體繁殖，從而維護腸道微生態系統平衡，使腸腔內pH降低，進而調節腸道正常蠕動［27］。既往研究表明:雙歧桿菌通過其磷酸壁與腸黏膜上皮細胞緊密結合，建立腸道內生物屏障，可阻止致病菌吸附或侵入腸黏膜;其還能產生細胞外糖苷酶，降解腸黏膜上皮細胞的復雜多糖，使致病菌及毒素結合的受體數量減少，降低致病菌定植能力;同時其能激活體內吞噬細胞對致病菌的清除能力。乳酸桿菌能明顯促進細胞分裂，促進抗體產生，還能活化吞噬細胞，刺激腹膜巨噬細胞、誘導干擾素，從而增強肌體的特異性和非特異性免疫反應，提高肌體的抗病能力。乳酸桿菌不僅是構成腸道微生態屏障的主要成分，而且還具有促進上皮細胞修復的功能。研究發現，布拉酵母菌能增加腸黏膜代謝，使局部SIgA分泌增加，提高腸道的免疫功能［28］。更重要的是布拉酵母菌能產生一種特殊蛋白酶，可減少艱難梭菌A與特異性腸黏膜受體結合，進一步阻斷毒素A的腸毒素作用。此外，滅活的益生菌同樣具有免疫賦活作用，還可以吸附腸道內有害物質，并為腸道存活下來的益生菌提供生長成分，有一定的調整腸道菌群作用［29］。微生態制劑中的雙歧桿菌、乳酸桿菌等主要分離自健康人腸道，作為人體的一部分，這些正常菌群是人類進化過程中形成的。微生態制劑是防治小兒AAD的有效手段。

6 益生菌安全性評價

臨床上應用的益生菌制劑所采用的菌株一般為人體腸道內的共生菌，大多數來源于奶制品及發酵食品，如乳酸桿菌、雙歧桿菌、糞腸球菌和酵母菌等。所以這類制劑通常被認為是安全的。作為益生菌制劑最基本的條件之一是益生菌菌株不引起感染。但當肌體處于易感染狀態時，如嬰兒的腸道黏膜屏障還不成熟，由于放射性治療，或是疾病本身引起的腸道損傷，肌體處于免疫力低下狀態(如HIV感染者)，對于這類人群使用益生菌制劑有可能會增加機會感染的幾率。

然而，在目前這個免疫功能受損患者不斷增加、廣泛使用抗生素及超級耐藥細菌傳播的時代，益生菌菌株引起感染和傳播耐藥性的潛在危險性應該受到關注［30］。抗生素相關性腹瀉的防治應避免濫用抗生素，尤其是廣譜抗生素，嚴格掌握療程，并及時停藥，同時給予腸道原籍菌即腸道微生態制劑，以恢復腸道微生態平衡，并采用營養支持對癥治療。

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