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这篇综述聚焦儿童肠道微生物群与过敏性疾病。详细阐述了过敏性疾病的概念、流行病学及环境影响因素,介绍肠道微生物群的构成和分布,分析两者关联,探讨益生菌干预的现状和潜力,为相关研究提供了全面的参考。
1. 过敏性疾病
1.1 过敏性疾病的基本概念
过敏性疾病是免疫系统对过敏原的过度反应,会使特异性免疫球蛋白 E(IgE)水平升高,进而在身体各靶器官引发临床症状。常见的过敏性疾病包括特应性皮炎(AD)、食物过敏(FA)、过敏性鼻炎(AR)和哮喘,它们多属于 IgE 介导的 I 型超敏反应。这些疾病在儿童早期常共同出现,但发病、缓解和进展的时间各不相同。目前的治疗手段虽能控制症状,但无法根治,且过敏性疾病患病率高,带来了沉重的医疗负担,是全球公共卫生面临的重大挑战。
1.2 过敏性疾病的流行病学
1819 年,John Bostock 首次报告了花粉热(一种季节性过敏性鼻炎)。此后,包括哮喘、AD 和 FA 在内的过敏性疾病发病率显著上升。在中国,婴儿 AD 总体患病率达 30.48%,多数为轻度病例;0 - 1 岁婴儿 FA 患病率约为 3.8%;AR 的诊断率和自我报告患病率分别为 10.48% 和 19.93%;哮喘在全球约有 3.34 亿患者,儿童发病率略高于成人,男孩多于女孩。此外,过敏性疾病在工业化国家更为普遍,加重了家庭和社会的经济负担。
1.3 增加过敏性疾病患病率的环境因素
过敏性疾病的发病受多种因素影响,包括遗传和环境因素。遗传因素在过敏性疾病中起重要作用,同卵双胞胎中特应性皮炎的一致率约为 80%,而异卵双胞胎仅为 20%。全基因组关联研究(GWAS)也确定了一些与过敏性疾病发病相关的易感基因。然而,环境因素同样不可忽视,现代化和城市化带来的环境变化会影响易感基因,导致表观遗传修饰,进而影响免疫系统发育。多个假说解释了环境因素对过敏性疾病的影响,如卫生假说、“老朋友” 假说、生物多样性假说和上皮屏障假说等,这些假说强调了感染、微生物暴露、微生物群多样性和上皮屏障功能在过敏性疾病发展中的作用。
2. 肠道微生物群
2.1 肠道微生物群的概念
人体并非无菌环境,存在着大量共生微生物,其中肠道微生物群是最为复杂和庞大的生态系统。它不仅包含多种微生物(细菌、古菌、真菌、原生动物和藻类等)及其遗传物质,还包括代谢产物,与人体健康密切相关。肠道微生物群拥有约 2200 万个基因,远超人类基因组,在营养代谢、免疫耐受调节、防止病原体定植以及调节宿主发育和行为等方面发挥着关键作用。
2.2 肠道微生物群的组成和分布
健康成年人的肠道微生物群主要由细菌组成,还包括古菌、真核生物和病毒。其中,拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Bacillota)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)占肠道细菌的 99% 以上。肠道微生物群受多种因素影响,在不同国家、地区、饮食、种族和年龄组之间存在显著差异。在个体层面,肠道微生物群的丰度和多样性沿胃肠道逐渐增加,不同部位(如胃、小肠和结肠)的微生物组成也有所不同。由于粪便样本不能完全代表整个肠道的菌群,基于粪便样本的研究结果可能与实际情况存在差异。
3. 肠道微生物群与儿童过敏性疾病
3.1 儿童肠道微生物群随年龄变化的特征
儿童肠道微生物群的变化具有明显的阶段性,婴儿期是快速变化期,对免疫系统的发育至关重要。分娩方式会影响新生儿肠道微生物群的组成,顺产婴儿的肠道微生物群主要来自母亲的阴道微生物群,而剖腹产婴儿则主要来自母亲的皮肤、口腔和周围环境。新生儿肠道微生物群可分为不同的群落状态,由不同的优势微生物驱动,这些群落状态的发展轨迹不同,会影响婴儿的健康。随着婴儿成长,肠道微生物群的物种丰富度和多样性增加,在出生后 6 - 12 个月会发生显著变化,这与辅食添加有关。生命的前 1000 天对建立健康的肠道微生物群至关重要,早期肠道微生物群的紊乱可能会影响过敏性疾病等多种疾病的发生和发展。
3.2 过敏性疾病儿童肠道微生物群丰富度、多样性和组成的改变
不同研究关于肠道微生物群多样性与儿童过敏性疾病之间的关系存在争议。在 AD 方面,部分研究表明其与肠道微生物群多样性降低有关,但近期多数研究发现 3 岁以下 AD 儿童与健康对照的粪便 α 和 β 多样性无显著差异,不过 6 个月龄中重度 AD 儿童的粪便 α 多样性有所下降,3 - 12 岁 AD 儿童的肠道微生物群物种组成与健康儿童存在差异。对于 FA,多数研究认为其与肠道微生物群 α 多样性无显著差异,但不同过敏原引发的 FA 可能存在肠道微生物群特征差异,如鸡蛋过敏儿童的肠道微生物群 α 多样性高于健康儿童,牛奶过敏儿童在耐受后肠道微生物群 β 多样性差异缩小。在呼吸道过敏(RA,如 AR 和哮喘)方面,成人 AR 患者肠道微生物群 α 多样性降低,但儿童 AR 的相关研究较少;部分研究表明婴儿期肠道微生物群 α 多样性低与后期 AR 发病风险增加有关,哮喘儿童的肠道微生物群 α 多样性较高,但也有研究未发现哮喘儿童早期粪便样本中肠道微生物群多样性降低。
3.3 特定菌群与过敏性疾病的关联
特定细菌属与儿童过敏性疾病存在关联,但因果关系尚不明确。双歧杆菌(Bifidobacterium)在儿童过敏性疾病发展中具有重要意义,它能诱导产生具有抗炎作用的 Foxp3+调节性 T 细胞(Treg 细胞),新生儿肠道以双歧杆菌为主导有助于稳定微生物群和抵抗病原体定植,但由于益生菌使用等因素,过敏性儿童与健康儿童粪便中双歧杆菌水平存在差异。在尘螨诱导的过敏性鼻炎儿童中,Dorea 和 Faecalibacterium 的相对丰度与粪便 IgE 水平呈负相关,且与气道中的 Leptotrichia spp. 密切相关;肠道中 Faecalibacterium spp. 减少和 Escherichia spp. 增加与哮喘风险升高有关。此外,Lactobacillus 在过敏性疾病中可能具有保护作用,而 Ruminococcus gnavus 等的相对丰度变化也与过敏性疾病的发生相关。
3.4 短链脂肪酸与儿童过敏性疾病
肠道菌群通过多种代谢产物影响过敏性疾病的发展,短链脂肪酸(SCFAs)是其中关键因素。SCFAs 是含有六个或更少碳原子的脂肪酸,人体肠道中主要为乙酸、丙酸和丁酸,它们主要由肠道细菌发酵膳食纤维产生。SCFAs 在调节免疫反应和维持肠道稳态方面发挥着重要作用,能抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性,促进 Treg 细胞分化,抑制过度的 Th2 反应。临床研究发现,FA 或 RA 儿童粪便中 SCFAs 水平降低,血清 SCFAs 水平与 Th2 细胞因子和特异性 IgE 浓度