任淑英 張 勤

1.西安醫(yī)學(xué)院（陜西西安 710000）；2.陜西省人民醫(yī)院（陜西西安 710000）

人體微生態(tài)是指微生物和人體在共同進(jìn)化過(guò)程中形成的生態(tài)結(jié)構(gòu)，人的體表皮膚、消化道、呼吸道、口腔及泌尿生殖道內(nèi)擁有豐富而獨(dú)特的微生態(tài)系統(tǒng)。體內(nèi)微生態(tài)失衡會(huì)導(dǎo)致機(jī)體處于疾病狀態(tài)。由于高通量測(cè)序和宏基因檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于新生兒微生態(tài)相關(guān)研究也越來(lái)越多。隨著新生兒重癥監(jiān)護(hù)的診療技術(shù)普遍提高，小胎齡早產(chǎn)兒、極低和超低出生體重兒存活率逐漸提高，支氣管肺發(fā)育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD）的發(fā)生率也逐漸升高，BPD早產(chǎn)兒需面臨一系列并發(fā)癥及后遺癥，甚至死亡[1-2]。BPD目前尚無(wú)特效治療方法，因此病因的探索和早期預(yù)測(cè)及預(yù)防逐漸成為研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。其發(fā)生與肺發(fā)育不成熟、圍產(chǎn)期感染、炎癥以及營(yíng)養(yǎng)等因素有關(guān)，近年來(lái)越來(lái)越多的研究揭示了呼吸道微生態(tài)在BPD中的作用[3]。呼吸道微生物多樣性降低被認(rèn)為是生物失調(diào)的標(biāo)志之一，可能導(dǎo)致BPD的發(fā)生[4-5]。

1 新生兒呼吸道微生物的來(lái)源及演變

人類(lèi)呼吸道在出生前已經(jīng)存在微生物群落，并可以檢測(cè)到較低的細(xì)菌DNA 負(fù)載[6-7]，出生1 個(gè)月內(nèi)微生物群落逐漸增加，形成相對(duì)穩(wěn)定的細(xì)菌定植[7-8]，以變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)為主[7,9-10]。Lal等[10]發(fā)現(xiàn)順產(chǎn)和剖宮產(chǎn)出生的新生兒氣道微生物種類(lèi)相似，推測(cè)胎兒氣道微生物可能來(lái)自胎盤(pán)和羊水。Sakwinska 等[11]研究發(fā)現(xiàn)嬰兒的鼻腔菌群與母親陰道、直腸和皮膚的菌群種類(lèi)多不相同，認(rèn)為嬰兒鼻腔菌群的來(lái)源仍未明確。

胎齡24～32 周之間出生的早產(chǎn)兒，從分娩至28 天的呼吸道菌群主要是不動(dòng)桿菌屬[6]。胎齡36周早產(chǎn)兒的氣道樣本中，在門(mén)水平上，以厚壁菌門(mén)(61%)、變形菌門(mén)(30%)、放線(xiàn)菌門(mén)(6%)和擬桿菌門(mén)(2%)為主；在屬水平上，最占優(yōu)勢(shì)的是葡萄球菌(25.6%)、鏈球菌(25.6%)、莫拉菌(14.8%)和嗜血桿菌(6.0%)[9]。呼吸道菌群的發(fā)展總體上有時(shí)間依賴(lài)性，隨著時(shí)間推移葡萄球菌逐漸減少，而鏈球菌、莫拉菌和嗜血桿菌等常見(jiàn)菌屬逐漸增加[12]。變形菌門(mén)隨日齡增長(zhǎng)逐漸增多，厚壁菌門(mén)逐漸減少，但在屬水平上二者均無(wú)明顯變化[7]。出生72 小時(shí)內(nèi)約1/5的早產(chǎn)兒檢測(cè)出以革蘭陽(yáng)性菌為主的微生物定植，溶血性鏈球菌最多見(jiàn)；在日齡14天時(shí)呼吸道菌群定植數(shù)量增加了近3倍；日齡30天時(shí)定植數(shù)較前略有增加，其中克雷伯菌屬和假單胞菌屬為代表的革蘭陰性菌群占比明顯高于革蘭陽(yáng)性菌群[13]。每個(gè)新生兒都有自己獨(dú)特的細(xì)菌定植模式，不同個(gè)體及不同解剖部位定植的呼吸道菌群不同[12]。

2 新生兒呼吸道微生物的影響因素

2.1 家庭成員微生物

母親對(duì)新生兒健康菌群的構(gòu)成和調(diào)節(jié)起著重要作用，母親陰道菌群一定程度上可以預(yù)測(cè)新生兒菌群的組成。妊娠晚期母親陰道菌群中除乳酸桿菌外，大多數(shù)陰道菌群的相對(duì)豐度逐漸增加，部分菌群存在母嬰垂直轉(zhuǎn)移，最常見(jiàn)的是梭狀芽孢桿菌，其次是乳酸桿菌和腸桿菌[10]。一項(xiàng)前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，被多重耐藥菌定植的新生兒的母親菌群定植率明顯高于非多重耐藥定植新生兒的母親，提示母親細(xì)菌定植和新生兒入重癥監(jiān)護(hù)室后發(fā)生多重耐藥菌定植有關(guān)[14]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒鼻腔菌群與其母親陰道、直腸和皮膚的菌群種類(lèi)不同[15]。母親孕期補(bǔ)充n-3 長(zhǎng)鏈脂肪酸和維生素D 可影響嬰兒氣道菌群定植，使氣道微生物的成熟度和相對(duì)豐度發(fā)生改變，兩種干預(yù)措施都使氣道厚壁菌門(mén)顯著減少，變形桿菌門(mén)增加，鏈球菌屬減少，莫拉克菌屬增加。n-3 長(zhǎng)鏈脂肪酸可以降低出生1 周時(shí)的氣道成熟度，增加出生1 個(gè)月時(shí)氣道的成熟度，維生素D 干預(yù)對(duì)氣道成熟度的影響較弱[16]。

最近的一項(xiàng)研究表明，家庭中的兄弟姐妹也可顯著影響嬰兒氣道微生物的多樣性，以1 歲以?xún)?nèi)最明顯，這種影響和其與哥哥姐姐年齡差距有關(guān)，年齡差距越小影響越大，推測(cè)可能與年齡差距越小親密程度越高有關(guān)，但和數(shù)目關(guān)系不大[17]。

2.2 分娩方式

分娩方式對(duì)生命早期微生物群定植的影響是一個(gè)持續(xù)爭(zhēng)論的話(huà)題。分娩方式不同的早產(chǎn)兒呼吸道微生物顯著不同[8,10]，但對(duì)足月兒影響不大，可能因?yàn)樵绠a(chǎn)兒和足月兒的肺部微環(huán)境不同，對(duì)細(xì)菌定植的選擇不同[8]。從出生到3 月齡，氣道微生物相對(duì)豐度逐漸增加，剖宮產(chǎn)新生兒氣道微生物相對(duì)豐度明顯低于陰道分娩者；Shannon多樣性指數(shù)（群落的多樣性指數(shù)，反映物種均勻度）也隨時(shí)間顯著增加，不同分娩方式之間無(wú)差異[9]。Cardelli 等[18]發(fā)現(xiàn)新生兒下呼吸道分泌物中可檢測(cè)出細(xì)菌DNA，但僅陰道分娩兒樣本中分離出可培養(yǎng)的活菌，剖宮產(chǎn)兒未分離出，且PCR 檢測(cè)的氣道總細(xì)菌載量、厚壁菌門(mén)和乳酸桿菌數(shù)量明顯高于剖宮產(chǎn)兒，因此認(rèn)為陰道分娩更有利于新生兒下氣道微生物群落定植。Gallacher等[7]發(fā)現(xiàn)，氣道分泌物樣本中的支原體和鼻分泌物樣本中的沙雷氏菌屬在陰道分娩兒中明顯增高，剖宮產(chǎn)新生兒的氣道和鼻分泌物樣本中葡萄球菌明顯增高。

2.3 喂養(yǎng)方式

母乳中細(xì)菌含量豐富，有360多個(gè)門(mén)，主要是變形菌和厚壁菌門(mén)[19]，新生兒應(yīng)首選母乳喂養(yǎng)，有助于提供營(yíng)養(yǎng)和建立有利的微生物群。研究發(fā)現(xiàn)，喂養(yǎng)方式可以顯著影響腸道菌群，母乳喂養(yǎng)有助于增加早產(chǎn)兒腸道菌群中α多樣性（物種多樣性指標(biāo)），并促進(jìn)能量的代謝；配方奶喂養(yǎng)增加腸道短鏈脂肪酸的濃度，促進(jìn)腸道菌群氨基酸代謝，但喂養(yǎng)方式對(duì)呼吸道菌群無(wú)影響[20]。母乳喂養(yǎng)兒發(fā)生BPD的概率明顯低于配方奶喂養(yǎng)者，可能和母乳喂養(yǎng)新生兒與BPD不易感新生兒的呼吸道菌群類(lèi)似有關(guān)[21]，尚需要更多隨機(jī)對(duì)照研究來(lái)證實(shí)母乳喂養(yǎng)對(duì)呼吸道菌群的影響。

2.4 抗生素應(yīng)用

抗生素是兒童最常用藥物之一，可以影響微生物群落和代謝功能，從而影響宿主的免疫功能。研究表明，使用抗生素的嬰兒呼吸道菌群有明顯的失調(diào)[22]，主要表現(xiàn)為厚壁菌門(mén)減少，變形菌門(mén)豐度增加[6]。母親或新生兒抗生素暴露可以破壞呼吸道群落，促進(jìn)以肺纖維化為特征的嚴(yán)重BPD 發(fā)生[23-24]。與之相反，Pattaroni 等[8]發(fā)現(xiàn)預(yù)防性抗生素治療并未影響新生兒呼吸道微生物組成，考慮可能與該研究未考慮抗菌譜、治療劑量和時(shí)間差異等有關(guān)。Rasmussen等[25]發(fā)現(xiàn)，母親妊娠期間、妊娠晚期及胎兒出生時(shí)使用抗生素對(duì)新生兒呼吸道菌群的α 和β多樣性（群落間的多樣性指標(biāo)）無(wú)影響。使用抗生素對(duì)新生兒呼吸道菌群影響的研究結(jié)果不同，需要更多臨床研究證實(shí)。

2.5 其他因素

環(huán)境因素對(duì)腸道菌群有重要的影響，可以影響腸道菌群的β多樣性、生態(tài)演替和微生物群基因組功能[20]。呼吸道和腸道微生物群的組成在城市和農(nóng)村嬰兒之間不同，生活環(huán)境相關(guān)的氣道微生物群結(jié)構(gòu)與1 個(gè)月大時(shí)的免疫介質(zhì)濃度相關(guān)，城市嬰兒的氣道和腸道微生態(tài)與過(guò)敏性疾病風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)[26]。出生季節(jié)與1 月齡時(shí)嬰兒鼻咽部細(xì)菌豐度相關(guān)，夏季出生兒童的鼻咽部細(xì)菌豐度較高，具有更豐富的變形桿菌和革蘭陽(yáng)性桿菌[27]。環(huán)境暴露調(diào)查問(wèn)卷研究發(fā)現(xiàn)，暴露于二手煙和室內(nèi)煙霧環(huán)境可以增加?jì)雰築PD發(fā)病率和住院率，使用空氣凈化器可以減輕空氣污染對(duì)嬰兒的不良影響[28]。

氣管插管的嬰兒經(jīng)口喂養(yǎng)延遲，肺部細(xì)菌多樣性減少，炎癥反應(yīng)增加，BPD發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)增加[29-30]。母親絨毛膜羊膜炎是一種可導(dǎo)致早產(chǎn)的炎癥性疾病，會(huì)使嬰兒檢出解脲脲原體[31]，氣道乳桿菌屬豐度下降[6]，引起氣道微生態(tài)失衡，阻礙肺發(fā)育成熟，增加BPD及持續(xù)性肺動(dòng)脈高壓發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)和嚴(yán)重程度。然而，動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期暴露于解脲脲原體并不會(huì)對(duì)早產(chǎn)羊羔的肺泡和肺血管發(fā)育造成持續(xù)的影響[32]。對(duì)極低出生體重兒進(jìn)行的一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，氣管內(nèi)檢出解脲脲原體是患BPD或因肺部疾病死亡的重要預(yù)測(cè)因素，但腺病毒及衣原體和BPD發(fā)生無(wú)關(guān)[33]，但此研究?jī)H限于機(jī)械通氣的新生兒，并未對(duì)呼吸穩(wěn)定的新生兒進(jìn)行研究。

生活環(huán)境、出生季節(jié)、經(jīng)口喂養(yǎng)延遲、機(jī)械通氣及母親絨毛膜羊膜炎導(dǎo)致新生兒解脲脲原體感染引起的微生態(tài)失衡和BPD 發(fā)生可能相關(guān)，期待未來(lái)更多大規(guī)模研究可以證實(shí)并對(duì)其機(jī)制進(jìn)行探索。

3 呼吸道菌群失調(diào)導(dǎo)致BPD發(fā)生的可能機(jī)制

微生物組改變導(dǎo)致BPD 的機(jī)制目前尚不清楚。新生兒下氣道最多的菌群是乳酸桿菌，而乳酸桿菌有刺激肺生長(zhǎng)及肺泡化的作用，呼吸道乳酸桿菌的減少導(dǎo)致的肺泡發(fā)育不良是BPD 發(fā)病機(jī)制之一[18]。氣道微生物數(shù)量的增多和氣道促炎細(xì)胞因子IL-6、IL-8 的顯著增加密切相關(guān)，因此認(rèn)為下呼吸道微生物失調(diào)介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)是BPD 發(fā)生的可能機(jī)制[7]。母親抗生素暴露引起新生兒微生態(tài)紊亂，促進(jìn)肺結(jié)構(gòu)改變和下氣道中IL-22降低，導(dǎo)致肺纖維化及肺血管密度降低是嚴(yán)重BPD 發(fā)生的可能機(jī)制[23]。

BPD 動(dòng)物模型中，給未成熟小鼠的氣道反復(fù)注入脂多糖，模擬長(zhǎng)期暴露于革蘭陰性菌的氣道，發(fā)現(xiàn)脂多糖上調(diào)了肺促炎細(xì)胞因子（TNF-α、IL-17a、IL-6、IL-1b）和趨化因子（CCL2、CCL7、CXCL1和CXCL 2）的表達(dá)，使肺泡和間充質(zhì)細(xì)胞發(fā)育相關(guān)基因（PDGFR-a、FGF7、FGF10和SPRY1）的表達(dá)降低，通過(guò)TLR 4 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)肺部炎癥、阻斷肺泡化從而介導(dǎo)了BPD的發(fā)生[34]。

4 呼吸道微生物和支氣管肺發(fā)育不良的相關(guān)性

BPD 早產(chǎn)兒氣道微生物多樣性整體下降，導(dǎo)致微生態(tài)失調(diào)[35]，以γ-變形桿菌數(shù)量增加和乳酸菌豐度下降為標(biāo)志[36]。Lohmann 等[6]發(fā)現(xiàn)BPD 易感兒出生時(shí)乳桿菌屬數(shù)量低于非BPD易感兒。微生物菌群失調(diào)可能與BPD的進(jìn)展和嚴(yán)重程度有關(guān)。鼻拭子中普雷沃菌表達(dá)升高，新月柄桿菌表達(dá)降低與早產(chǎn)兒BPD的嚴(yán)重程度相關(guān)[37]。文獻(xiàn)報(bào)道，重度和非重度BPD 患兒氣道菌群存在差異，重度BPD 的支氣管抽吸液中革蘭陰性桿菌檢出較多，以嗜麥芽窄食單胞菌和肺炎克雷伯菌為主。Xu等[38]研究發(fā)現(xiàn)，BPD 的發(fā)生和嚴(yán)重程度與氣道微生物群落多樣性降低、窄食單胞菌豐度增加密切相關(guān)，窄食單胞菌可能通過(guò)其代謝物sn-甘油3-磷酸乙醇胺影響下氣道微生物的組成促使BPD 發(fā)生。對(duì)102例出生體重＜1 000g的早產(chǎn)兒生后6周內(nèi)行鼻咽拭子和肛拭子檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌定植主要在第2～6 周，BPD 的嚴(yán)重程度和上氣道定植潛在致病菌有關(guān)，和革蘭反應(yīng)及胃腸道菌群無(wú)關(guān)[39]。

5 益生菌治療支氣管肺發(fā)育不良

關(guān)于益生菌是否可以有效治療BPD 仍有爭(zhēng)議，益生菌治療BPD的機(jī)制尚不清楚。一項(xiàng)回顧性研究中，分析了318 例早產(chǎn)兒使用益生菌和發(fā)生BPD 的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)益生菌治療與≤32周早產(chǎn)兒BPD風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)[40]，微生物態(tài)平衡的恢復(fù)為益生菌治療BPD 提供了新視角。也有一項(xiàng)納入132 例極低出生體重兒的回顧性隊(duì)列研究認(rèn)為，早期抗生素暴露與NEC和BPD風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)，但使用益生菌對(duì)其沒(méi)有影響[41]。Li等[42]研究發(fā)現(xiàn)，使用羅伊乳桿菌和雙歧桿菌治療可減輕BPD 的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激損傷。研究報(bào)道，乳酸菌定植可以增強(qiáng)核因子-紅系因子2-相關(guān)因子2（Nrf 2）介導(dǎo)的抗氧化活性，改善高氧暴露引起肺損傷，益生菌的抗氧化作用治療未來(lái)有可能是治療呼吸道疾病的主要靶點(diǎn)[43]。

Yang等[44]總結(jié)了益生菌可能通過(guò)其抗感染、抗炎、抗氧化及營(yíng)養(yǎng)作用等多種機(jī)制緩解微生物失調(diào)，從而達(dá)到輔助治療BPD的目的。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著呼吸道標(biāo)本采集、微生物檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，呼吸道微生態(tài)學(xué)的研究持續(xù)深入。新生兒呼吸道微生態(tài)的來(lái)源及演變方式越來(lái)越被人們深刻認(rèn)識(shí)，但其容易受多種因素的影響，通過(guò)不同的作用機(jī)制，干擾疾病的進(jìn)程，影響疾病嚴(yán)重程度。呼吸道微生態(tài)的研究為BPD的發(fā)病機(jī)制及預(yù)防和治療方法提供了切入點(diǎn)，未來(lái)或許可以通過(guò)補(bǔ)充益生菌對(duì)呼吸道菌群進(jìn)行干預(yù)及調(diào)節(jié)，從而預(yù)防BPD發(fā)生或減輕BPD 程度。此外，BPD 的微生物組學(xué)屬于研究的熱門(mén)生物標(biāo)志物，用來(lái)指導(dǎo)BPD的診斷及治療也是未來(lái)研究的重要課題。