兒童腸道菌群：基礎與臨床（簡體書）

《兒童腸道菌群:基礎與臨床》適合微生態領域的科研人員和各級醫務人員，尤其是兒科醫務人員參考。

第一篇 腸道菌群基礎
第一章 小兒腸道菌群概述
第一節 小兒胃腸道解剖生理學特點
第二節 腸道菌群的形成和組成
第三節 腸道菌群研究的工具和方法
第四節 人類宏基因組項目
第五節 腸道菌群研究的方向和意義
第二章 小兒腸道菌群的建立及其影響因素
第一節 小兒腸道菌群的建立和演替
第二節 影響小兒腸道菌群建立的因素
第三節 母乳對腸道菌群的影響
第四節 新生兒時期腸道菌群定植與兒童時期某些疾病的關系
第五節 益生菌對新生兒時期腸道菌群的作用及其影響
第三章 腸道菌群的生物拮抗及其在感染中的作用
第一節 雙歧桿菌的定植機制
第二節 腸道菌群生物拮抗機制
第三節 腸道菌群在感染中的作用
第四章 腸道菌群的維持和增強腸道屏障作用
第一節 腸道屏障功能的組成
第二節 腸道菌群在維持和增強腸道屏障中的作用
第五章 腸道菌群的免疫作用
第一節 出生后免疫系統發育與成熟
第二節 腸道菌群對腸道黏膜免疫系統的作用
第三節 腸道菌群對全身免疫系統的作用
第四節 腸道菌群對免疫細胞的作用
第五節 腸道菌群對腸上皮細胞的作用
第六章 腸道菌群的營養和代謝作用
第一節 對能量代謝的作用
第二節 對碳水化合物的代謝作用
第三節 對蛋白質的代謝作用
第四節 對脂類的代謝作用
第五節 產生短鏈脂肪酸
第六節 促進多種維生素合成
第七節 促進鈣等礦物質吸收
第八節 對酶代謝的作用
第二篇 益生菌藥物
第七章 微生態制劑概述
第一節 益生菌
第二節 益生元
第三節 合生元
第八章 雙歧桿菌藥理學
第一節 雙歧桿菌的鑒定和分類
第二節 雙歧桿菌的體內過程
第三節 雙歧桿菌的作用機制
第九章 乳桿菌藥理學
第一節 乳酸細菌的鑒定和分類
第二節 乳桿菌的體內過程
第三節 乳桿菌的作用機制
第十章 酪酸梭菌藥理學
第一節 酪酸梭菌的特點
第二節 酪酸梭菌的體內過程
第三節 酪酸梭菌的作用機制
第四節 酪酸梭菌的臨床應用
第十一章 布拉酵母菌藥理學
第一節 布拉酵母菌的特點
第二節 布拉酵母菌的體內過程
第三節 布拉酵母菌的作用機制
第四節 布拉酵母菌的臨床應用
第十二章 地衣芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌藥理學
第一節 地衣芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌的特點
第二節 地衣芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌的作用機制
第三節 地衣芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌的臨床應用
第十三章 益生菌的臨床應用與安全性
第一節 益生菌的臨床應用
第二節 益生菌的安全性
第十四章 正確認識、評價和使用益生菌藥物
第一節 國外益生菌循證醫學評價
第二節 國內益生菌藥物應用現狀
第三節 益生菌藥物在兒科應用指導意見
第三篇 腸道菌群臨床
第十五章 腸道菌群與腹瀉病
第一節 概述
第二節 腸道黏膜屏障阻止病原體入侵作用
第三節 宿主腸道上皮細胞-微生物的相互作用:生理狀態與病理狀態
第四節 腸道菌群-腸道病原體-腸道炎癥的相互關系
第五節 微生態制劑防治腹瀉病的作用機制
第六節 微生態制劑在腹瀉病的臨床應用
第十六章 益生菌與新生兒壞死性小腸結腸炎
第一節 新生兒壞死性小腸結腸炎危險因素、臨床診斷及治療
第二節 早產新生兒胃腸道菌群定植的特點
第三節 益生菌防治新生兒壞死性小腸結腸炎
第四節 益生菌在新生兒其他臨床應用
第五節 益生菌在新生兒應用的安全性及副作用
第六節 益生菌在新生兒應用的展望
第十七章 腸道菌群與炎癥性腸病
第一節 概述
第二節 炎癥性腸病的診斷
第三節 炎癥性腸病的治療
第四節 腸道菌群在炎癥性腸病發病機制中的作用
第五節 益生菌對炎癥性腸病的治療作用
第六節 展望:益生菌治療炎癥性腸病
第十八章 腸道菌群與腸易激綜合征
第一節 概述
第二節 IBS發病機制與腸道菌群的相互關系
第三節 益生菌對IBS的治療作用
第十九章 腸道菌群與幽門螺桿菌感染
第一節 幽門螺桿菌感染的流行病學
第二節 幽門螺桿菌感染的致病機制
第三節 幽門螺桿菌感染的臨床表現
第四節 幽門螺桿菌與腸道菌群的關系
第五節 幽門螺桿菌感染的治療和存在的問題
第六節 益生菌在幽門螺桿菌感染防治中的作用
第二十章 腸道菌群與抗生素相關性腹瀉病
第一節 概述
第二節 抗生素相關腹瀉的病因和發病機制
第三節 抗生素相關腹瀉的臨床表現
第四節 抗生素相關腹瀉的實驗室檢查
第五節 抗生素相關腹瀉的診斷
第六節 抗生素相關腹瀉的預防治療策略
第七節 益生菌預防抗生素相關性腹瀉的作用
第二十一章 腸道菌群與肝膽疾病
第一節 膽紅素代謝與黃疸
第二節 嬰兒膽汁淤積的診斷與治療
第三節 微生態制劑在肝膽疾病中的應用
第二十二章 腸道菌群與內源性感染
第一節 概述
第二節 腸道菌群失調
第三節 腸道細菌及內毒素移位
第四節 艱難梭菌感染
第五節 念珠菌感染
第六節 小腸細菌過度生長綜合征
第二十三章 腸道菌群與過敏性疾病
第一節 過敏性疾病流行病學
第二節 過敏性疾病腸道菌群變化
第三節 腸道菌群在腸道免疫發育成熟和過敏中的作用
第四節 益生菌在防治過敏性疾病的作用機制
第五節 益生菌對過敏性疾病的臨床防治研究
第六節 展望
第二十四章 腸道菌群與代謝性疾病
第一節 概述
第二節 腸道菌群與宿主共同進化
第三節 腸道菌群與肥胖
第四節 腸道菌群與糖尿病
第五節 腸道菌群與高脂血癥
第六節 代謝性疾病治療戰略的新靶點:腸道菌群調整
第七節 結語

第一章 小兒腸道菌群概述
第一節 小兒胃腸道解剖生理學特點
哺乳動物的消化系統包括消化管和消化腺，嬰幼兒消化系統的發育在出生后已經基本完善。消化系統的主要功能是食物的攝入、機械運動、機械消化、化學消化、分泌和吸收以及排泄等，獲得滿足機體生長發育和生理活動所需營養素。同時在維持體液的平衡、驅除有害的微生物和其他一些毒性物質等方面亦發揮著重要作用。消化系統還具有重要的內分泌、神經和免疫功能。
足月新生兒吸吮和吞咽相互協調的動作、食管括約肌的張力、胃排空能力以及小腸的動力系統已較成熟，為出生后的進食和喂養做好了準備。
一、食管的解剖和生理特點
1.形態和位置 食管從第6頸椎水平咽部開始，中途通過上、后縱隔、膈肌終止于胸11水平，與胃賁門相連。其長度在出生時約11cm，逐漸延長到成人時為24～30cm，平均每年延長0.65cm。小兒各年齡時從門齒到賁門消化管總長度的正常值見表1-1。
食管前后稍扁，管壁包括5層：黏膜、固有層、黏膜肌層、黏膜下層和肌層。食管腔內覆有復層扁平上皮。在解剖上食管可以分為3段及3個狹窄。3段分別是：①頸部，從食管起始部至頸靜脈切跡水平；②胸部，頸靜脈切跡水平以下至膈肌以上一段；③腹部，是指位于膈肌下進入腹腔到胃賁門相接的一段，長約1.5cm。3個狹窄部位分別為：食管起端；食管同支氣管交叉處；食管過膈處。
2.生理功能特點 食管有2個主要功能：一是推進食物和液體由口腔入胃；二是防止吞咽期間胃內容物反流。新生兒和嬰兒的食管呈漏斗狀，黏膜纖弱、腺體缺乏、彈力組織及肌層尚不發達，食管下端括約肌發育不成熟，容易發生胃食管反流。妊娠28周，胎兒食管括約肌的靜態壓力僅有4mmHg，足月兒可達18mmHg，接近成人水平。嬰兒吸奶時常吞咽過多空氣以及換尿布時腹壓增高，容易發生溢奶。
咽下生理一般認為有3個階段：①自主階段（或口內階段）；②非自主階段（或咽內階段）；③食管階段。當食物進入口腔后，經過咀嚼和舌的活動，使嚼碎的食物到咽部，刺激了傳入感受器，咽內階段開始，幾個非自主運動發生，即軟腭關閉后鼻孔、聲帶關閉，會厭軟骨向后向下擺動，附著在舌骨上的肌肉拉喉部向上向前，使食管入口開放，食物進入食管后7～10秒，即將其送入胃內。
食管的生理活動又分為3個部分：
（1）食管上端括約肌（UES）的生理活動。食管上端括約肌位于頸5～7之間，新生兒位于自鼻孔開始7～9cm處，胎兒32周時即出現，出生后立即有完善的功能，其長度在新生兒為0.5～1cm，成人為2～4cm。該區的主要功能為防止吸氣時食管擴張及防止呼氣時胃內容物反流，休息時該括約肌關閉。
（2）食管體部的生理活動。吞咽開始前有短暫吸氣停止，食管內壓力下降，食物入食管后，食管即向一定方向的收縮蠕動。食物立即向下運行，運行速度在近端為3cm/s，中段為5cm/s，遠端為2～5cm/s。食管的收縮蠕動有3種類型：①原發蠕動，自咽下開始伴有咽部收縮和食管上段括約肌放松；②繼發蠕動，起始于食管被食團或氣泡擴張時，咽部或UES區無變化，可防止胃內容物反流；③第三蠕動起源于食管體的自發收縮，非生理性蠕動。
（3）食管下端括約肌（LES）的生理活動。食管下端括約肌是在食管和胃間的一個高壓帶，其長度隨年齡而逐漸增加（＜3個月的嬰兒約1cm，＜1歲為1.6cm，成人為2～4cm），食管下端括約肌壓力在新生兒時期較高，隨年齡增長而下降，其作用主要是能防止胃內容物反流入食管，咽下時即松弛，使液體和食物進入胃。食管下端括約肌的壓力由3個因素決定：①壁內平滑肌；②神經控制；③激素調節。在靜息時由食管壁內平滑肌控制食管下端括約肌的壓力。
二、胃的解剖和生理特點
1.胃的形態和位置 胃是消化道膨大的部分，形態和大小隨著內容物的多少而不同。
胃在大體解剖上有兩壁、兩緣和兩口。兩壁即胃的前、后壁；兩緣即胃大彎、胃小彎，小彎最低處有明顯的轉角稱為角切跡；兩口指的是幽門和賁門（圖1-1）。
胃容量在新生兒時為30～60ml，1～3個月時為90～150ml，1歲時為250～300ml，5歲時為700～850ml，成人約為2000ml，故年齡越小每天喂養的次數越多。哺乳后不久幽門即開放，胃內容物陸續進入十二指腸，故實際胃容量不受上述容量限制。嬰兒胃略呈水平位，當開始行走時其位置變為垂直。胃平滑肌發育尚未完善，在充滿液體食物后易使胃擴張。由于賁門和胃底部肌張力低，幽門括約肌發育較好，故易發生幽門痙攣而出現嘔吐。胃排空時間隨食物種類不同而異，稠厚含凝乳塊的乳汁排空慢；水的排空時間為1.5～2小時，母乳為2～3小時，牛乳為3～4小時；早產兒胃排空更慢，易發生胃潴留。
2.胃的組織結構 胃壁由內至外分為黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層，其中黏膜層具有獨特的組織學結構。
（1）黏膜層：黏膜層進一步可以分為上皮質、固有層及黏膜肌層。黏膜表面的上皮凹陷形成胃小凹（gastric pits），每個胃小凹處有3～5個胃腺開口。
1）黏膜上皮：黏膜上皮為單層柱狀上皮細胞，與食管的復層鱗狀上皮細胞分界明顯。
在胃小凹底部與胃腺相連。在光鏡下，細胞頂部胞質內含有大量黏原顆粒（mucus gran-ule）。PAS染色呈陽性反應，H-E染色時不易著色呈透明狀。上皮細胞的基本功能是分泌黏液，黏原顆粒是其前體。分泌的黏液覆蓋在黏膜表面構成胃黏膜保護屏障，以防止胃酸和蛋白酶的侵蝕。黏膜上皮細胞的更新速度一般為72小時，由胃小凹底部和胃腺頸部的未分化細胞來補充。
2）固有層：含有大量的排列緊密的胃腺。根據所處部位和結構不同分為胃底腺、賁門腺、幽門腺。
A.胃底腺：廣泛分布于胃底和胃體處。為分支管狀腺，一般分為3段：峽部、頸部和底部。主要由壁細胞、主細胞、頸黏液細胞和內分泌細胞組成（圖1-2）。
壁細胞（parietal cell）：又稱鹽酸細胞（oxyntic cell）。主要分布于胃腺的峽部和頸部，其主要功能是合成及分泌鹽酸。主細胞（chiefcell）：又稱胃酶細胞（zymogenic cell）。分布于腺體的底部，是生產與分泌胃蛋白酶的場所。頸黏液細胞（neckmucus cell）：位于腺體的頸部，其內充滿PAS染色陽性的黏原顆粒，細胞分泌的黏液含有酸性黏多糖。頸黏液細胞具有再生能力，當胃黏膜受損時可分裂增殖，向上修復表皮，向下形成腺體。內分泌細胞（en-terendocrine cell）：分散于腺體內，細胞底部有分泌顆粒，其中內含物由細胞的底面和側面釋放。其作用方式常有3種：①經典的內分泌作用；②旁分泌作用（paracrine action）；③神經內分泌作用（neuroendocrine action）。
胃腸道激素有兩大類。一類是胺類激素，包括5-羥色胺（serotonin）、組胺（histamine）、多巴胺（dopamine）。另一類是肽類激素，包括促胃液素（gastrin）、生長抑素（somatostatin）、血管活性腸肽（vasoactive intestinal polypeptide，VIP）、胰高血糖素（glucagon）和促胃液素釋放肽（gastrin-releasing peptide，GRP）。
有關APUD細胞的概念。APUD特指這樣一類內分泌細胞：它們具有能攝取胺前體，將其脫去羧基而變為活性胺的能力，這樣的一類細胞統稱為APUD細胞。近年來又擴大了APUD細胞的概念，認為凡是具有分泌肽類和（或）胺類活性物質的內分泌細胞均為APUD細胞，它們共同組成了APUD系統。
B.賁門腺：分布于賁門處，食管與胃連接處以下1～3cm，為分支管狀黏液腺，主要為黏液細胞，有少量的壁細胞、主細胞和內分泌細胞。
C.幽門腺：分布于幽門處，呈單管狀或分支管狀。有大量G細胞。分泌堿性黏液。
3）黏膜肌層：黏膜肌層由2～10層平滑肌纖維構成，每隔一定距離黏膜肌層向黏膜腺體發出少量肌肉纖維，肌纖維收縮有利于腺體分泌物的排出。
（2）黏膜下層：由疏松的結締組織構成，內含膠原纖維束、彈力纖維、血管淋巴管和黏膜下神經叢。
（3）肌層：分為內斜、中環、外縱3層肌肉。
（4）漿膜層：為疏松的結締組織，內含血管、淋巴管和神經纖維。漿膜與腹膜和網膜相連。
3.胃的生理功能 胃具有以下3種功能：儲存攝入的食物；將食物進行混合和研磨，形成半液體狀的食糜；調節食糜進入十二指腸的速度。早產兒的胃排空較足月兒慢，妊娠32～39周的新生兒則能夠適應能量密度的增加而降低胃的排空速率，滲透壓的變化值在279～448mmol/L等的配方奶粉不會改變胃的排空速率。
根據胃的電生理及功能不同，將胃分為兩部分。①頭區（proximal stomach）：包括賁門、胃底及近端胃體的1/3；②尾區（distal stomach）：包括胃體遠端的2/3和幽門部。
（1）頭區的功能：①儲存攝入的食物；②控制液體的排出。頭區對固體食物的排空調節幾乎不存在。
（2）尾區的功能：①混合及研磨食物；②控制固體食物的排空。尾區的蠕動與固體食物的排空有直接的關系。
（3）胃運動的調節
1）胃平滑肌的電活動：胃平滑肌的靜息電位為55～60mV。在尾區靜電位上可以記錄到一種自發的緩慢的節律性除極，每分鐘3次，這種變化稱為慢波（slow wave），起自胃大彎的中部向胃遠端擴布。在正常情況下峰電位只在慢波周期中發生，有了動作電位才能觸發肌肉的收縮。在頭區缺乏峰電位，所以它的運動受自身活動的影響較少，更多地依賴于外來的因素控制。
2）神經系統對胃運動的調節：通過中樞神經系統和胃壁內神經叢起作用，其傳出神經纖維為交感性或副交感性。交感性神經纖維末梢釋放去甲腎上腺素，對胃的運動起抑制作用，在正常情況下這種作用較弱。迷走神經（副交感性）纖維末梢分為興奮性纖維釋放乙酰膽堿，加強胃的運動和抑制性纖維釋放物可能是嘌呤類或肽類物質，使胃壁擴張。
頭區運動主要受迷走神經纖維的調節控制，促使液體排空；而尾區受迷走神經興奮性纖維的調節，形成固體食物的排空。
3）激素對胃運動的調節：目前有關激素對胃運動調節的機制尚不清楚，但有試驗表明對頭區運動有興奮作用的物質為神經加壓素（neurotensin）和胃動素（motolin）；抑制性激素在生理水平上有促胃液素、膽囊收縮素（cholecystokinin，CCK），在實驗室內觀察到有生長抑素（somatostatin）、雌激素（estrogen）、血管活性腸肽（vasoactive intestinalpoly peptide，VIP）和抑胃肽（gastrointest inalinhibitory peptide，GIP）。對尾區運動有興奮作用的激素有膽囊收縮素、促胃液素、促胃液素釋放肽又稱蛙皮素和胃動素；抑制性激素有VIP、GIP和雌激素。
食物中的色氨酸是唯一起抑制作用的氨基酸。增加十二指腸內脂肪酸的含量，特別是10～14個碳鏈長的脂肪酸可以降低胃的排空。
在早產兒中，可以觀察到熱量的高低對胃運動的影響。高熱量的奶粉降低了胃排空的速度，但進入小腸的熱量卻增加了。
4.胃的分泌
（1）胃酸的分泌：胃酸的主要成分是鹽酸，壁細胞是合成、分泌鹽酸的場所。鹽酸的主要功能有：①使胃液呈酸性反應，pH在0.9～1.5；②能激活胃蛋白酶原，形成具有活性的胃蛋白酶；③能殺滅隨食物進入胃的細菌；④進入小腸后能促進胰酶和膽汁的分泌；⑤能促進鐵和鈣的吸收。
在成人每天胃酸的分泌量為1.5～2.0L，其含量通常以單位時間內分泌鹽酸的摩爾數（mmol/h）表示。正常人空腹時鹽酸排出量（基礎排酸量）為0～5mmol/h，最大量可達20～25mmol/h。有關兒童的研究不多，有試驗表明新生兒出生后立即吸凈羊水，測得胃液的pH為5.5～7.0，隨后的7～10天胃酸分泌達到高峰，生后2～3個月達到成人水平。不同年齡胃酸的分泌量見表1-2有關胃酸分泌的調節機制主要包括兩種。①神經調節：味覺、視覺及嗅覺等神經活動均可激發興奮或抑制中樞神經系統，從而調節胃酸的分泌；②激素調節：壁細胞表面有3種受體―――乙酰膽堿、促胃液素和組胺。進食后可直接或間接經由這3種受體，通過神經內分泌、內分泌及旁分泌作用，引起細胞內一些生化反應，最終作用于質子泵而引起泌酸增加。
進食后胃酸分泌的調節：頭期（cephalic phase）是由進食動作引起的。通過味覺、視覺及嗅覺等神經活動引起的條件反射，及咀嚼、吞咽時刺激機械或化學感受器引起的非條件反射，作用于中樞神經系統，迷走神經是傳出神經，其節后纖維釋放乙酰膽堿增加胃酸分泌。
另外可直接作用于G細胞，促使G細胞釋放促胃液素使胃酸分泌增加。所以這一過程是神經-體液調節的過程，分泌量占總量的30%～50%。胃期（gastric phase），這一時期主要是胃內容物對胃的刺激引起的，通過以下幾方面進行調節：擴張刺激胃底、胃體的感受器，通過迷走神經長反射和壁內神經叢的短反射引起胃腺分泌；擴張刺激胃竇部，通過壁內神經叢作用于G細胞和蛋白質、氨基酸等化學成分直接作用于G細胞引起促胃液素的釋放而增加胃酸的分泌，分泌量占總量的40%～50%。腸期（intestinal phase），胃排空進入小腸的食物機械或化學性地作用于小腸黏膜，引起“激素”釋放，使胃酸分泌增加。胃分泌的抑制性調節物主要有鹽酸、脂肪酸及十二指腸內的高張性溶液。
總之，胃酸分泌的調節是一極其復雜的過程，受神經系統、體液因素等多方面的影響，許多問題有待進一步研究。
（2）胃蛋白酶原：胃蛋白酶原（pepsinogen）是由主細胞合成、分泌的，不具有活性的酶原儲存在細胞的頂部，分泌入胃腔的胃蛋白酶原在胃酸的作用下，分離出一小分子的多肽形成具有活性的胃蛋白酶。胃蛋白酶能水解蛋白質為胨，以及少量的多肽和氨基酸，其最適合的pH為2，當pH大于6時，胃蛋白酶失去活性。
（3）促胃液素：促胃液素（gastrin）是由胃竇部的G細胞分泌的激素，是引起胃酸分泌的興奮性激素。增加促胃液素分泌有兩種神經作用：①乙酰膽堿能神經纖維通過抑制生長抑素而間接刺激促胃液素的分泌；②非膽堿能神經纖維通過釋放促胃液素釋放肽（GRP），引起G細胞的增生而分泌增加。引起促胃液素分泌抑制的激素有生長抑素、胰泌素、神經加壓素、GIP和前列腺素E。胃膨脹對促胃液素分泌的影響，輕度擴張時，通過VIP神經元釋放生長抑素及前列腺素E抑制促胃液素分泌；高度擴張時，通過興奮膽堿能神經元引起分泌增加。促胃液素對鹽酸分泌的調節作用，是通過血液循環與壁細胞表面的受體結合，動員細胞內的鈣離子作為第二信使而引起鹽酸分泌增加。
（4）內因子：內因子是由壁細胞分泌的，與維生素B12吸收有關的蛋白質，其分子質量為6萬Da。通過放射免疫技術證明孕11周時胎兒即可分泌內因子。
（5）黏液：胃的黏液是由胃黏膜上皮細胞、頸黏液細胞分泌的，其主要成分為糖蛋白，具有黏滯性和形成凝膠的特征，其厚度為181～550μm，覆蓋在胃黏膜上。黏液與其細胞分泌的碳酸氫鹽共同形成黏液-碳酸氫鹽屏障，通過碳酸氫鹽與氫離子中和，能阻擋氫離子向細胞層回滲，保護胃黏膜的完整性。
三、小腸與大腸的解剖和生理特點
小腸和大腸是消化道中最長的部分，其上端起自幽門，下端達直腸、肛門。小兒腸管的長度隨年齡而異，新生兒腸管的長度為身長的7～8倍，嬰兒為6倍，而成人腸管總長度僅為身長的4.5倍。小腸和大腸的主要功能為對各種營養素的消化、吸收，對液體和電解質的吸收、轉運，以及各種重要的免疫和屏障功能。