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肠道/健康基石菌-酪酸梭菌在防治小儿肠胃功能紊乱中的作用机制
丁香园-儿科
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【摘要】小儿肠胃功能紊乱(FGIDs)是儿科常见的无器质性病变的慢性胃肠道疾病,全球患病率高、易反复,严重影响患儿营养吸收、生活质量与心理健康,传统治疗难以兼顾多靶点病理环节。基石菌酪酸梭菌可通过修复肠黏膜屏障、重建菌群平衡、调控肠道免疫与炎症、改善胃肠动力及调节脑-肠轴等多重机制,有效防治小儿FGIDs。酪酸梭菌在促进早产儿胃肠功能成熟,治疗小儿功能性消化不良等疾病中疗效确切,为小儿肠胃功能紊乱提供了安全有效的微生态干预新路径。
【关键词】基石菌;酪酸梭菌;丁酸;肠胃功能紊乱;肠道屏障;肠道菌群;脑-肠轴
小儿肠胃功能紊乱(Functional Gastrointestinal Disorders, FGIDs)是儿科高发的慢性非器质性胃肠道疾病,以反复胃肠道症状为主要特征,严重损害患儿生活质量、营养摄入及身心发育,并给家庭带来严重负担[1][2]。现代研究证实,FGIDs 核心发病机制与肠道屏障受损、低度肠道炎症、肠道菌群失调、脑-肠轴紊乱密切相关。而基石菌酪酸梭菌在调节肠道微生态、维护肠道健康中发挥关键作用[2][3][4],成为突破传统治疗局限的重要方向。
一、小儿肠胃功能紊乱的发病现状及危害
FGIDs在全球儿童和青少年中普遍存在,其患病率因国家、年龄和性别而异[5]。一项针对儿童的研究显示,根据罗马IV诊断标准,大约有22%的儿童至少患有一种FGID[6]。另一项对16岁以下儿童进行的研究,也发现FGIDs是儿科胃肠病学中非常常见的问题,这些疾病涵盖了从婴儿期的肠绞痛、功能性便秘和排便困难[7][8],到儿童和青少年期的功能性消化不良、肠易激综合征(IBS)、功能性腹痛和腹型偏头痛等多种类型[5][9][10]。在儿科胃肠病学门诊中,FGIDs占据了主导地位[11]。
FGIDs 虽无器质性病变,但其慢性反复的胃肠道症状会严重降低小儿生活质量,影响营养摄入与吸收[1][2];疾病的反复性还会引发患儿心理不适,同时给家庭带来沉重的精神焦虑与经济负担,一岁以下 FGIDs 患儿家庭不当干预发生率近50%,易对儿童健康造成继发性损害[1]。
二、小儿肠胃功能紊乱的发病机制
小儿FGIDs的病理生理学与多种因素相关,涉及肠道屏障功能受损、肠道微生物群失调、低度肠道炎症、脑-肠轴功能障碍、内脏高敏感性以及胃肠动力异常等的复杂相互作用[1][12][13][14]。肠道屏障受损(肠漏)导致通透性增加,促使抗原易位并诱发炎症[17];而肠道菌群失调,表现为菌群多样性下降、有益菌减少、潜在致病菌增多[18]及短链脂肪酸(如丁酸)水平降低[19],会进一步破坏肠道屏障、加重炎症并影响肠神经调控,加重 FGIDs 症状[13][14];脑-肠轴双向通讯异常可影响肠道功能与疼痛感知[15],心理社会应激亦通过该途径参与疾病进程[16];外周及中枢敏化导致内脏高敏感性[5],进一步加剧FGIDs的发生发展。
三、传统治疗的局限性
目前针对小儿肠胃功能紊乱(FGIDs)的治疗仍存在诸多局限性,因该疾病发病机制涉及多因素复杂相互作用,暂未形成针对性的治疗方案,且临床诊疗中还面临疾病无器质性异常、症状表现多样且易反复的困难[1],常规干预手段难以兼顾多病理生理环节的调节,疗效有限[11]。此外,该类疾病还易因心理社会压力等因素诱发加重[1][16],增加了临床治疗的复杂性。现有干预方式也未充分实现对肠道屏障损伤、肠道微生物群失调、免疫紊乱等核心发病环节的协同调控[1][13][14],这让肠道微生态干预策略在FGIDs防治中的核心作用愈发凸显,成为突破现有治疗局限的关键着力点。
四、酪酸梭菌的临床应用及机制机理
最新研究已提出“基石功能群”的概念,特指能产生丁酸等短链脂肪酸的关键菌群[20]。而酪酸梭菌能够产生丁酸,是肠道基石菌的代表,对构筑肠黏膜屏障完整性、调节肠道菌群、调节宿主免疫、调控脑-肠轴等起到关键作用[21],可通过多途径防治小儿肠胃功能紊乱。
4.1 酪酸梭菌的临床应用
多项临床研究证实,酪酸梭菌在改善小儿的胃肠道功能方面发挥显著作用:
临床研究显示,在早产儿中(早产儿胃肠道功能低下,易发生呕吐、腹胀、腹泻等胃肠功能紊乱,导致各种并发症发生),酪酸梭菌CGMCC0313-1能显著缩短光疗时间、达全胃肠道喂养日龄、恢复到出生体重的时间及住院天数,有效稳定胃肠功能[22];在功能性消化不良患者中,酪酸梭菌CGMCC0313-1联合莫沙必利治疗能显著提高临床总有效率,并通过降低血清生长抑素和胆囊收缩素水平、升高胃动素水平,有效促进胃肠动力恢复[23]。
以上研究结果表明,酪酸梭菌CGMCC0313-1在促进早产儿胃肠功能成熟、改善功能性消化不良症状等方面均发挥了重要作用[22][23][24]。
4.2 酪酸梭菌的作用机制
酪酸梭菌之所以能取得上述显著的临床疗效,主要源于其多靶点的作用机制,具体体现在以下几个方面:
1、构筑肠屏障:
肠道屏障功能受损(即“肠漏”)是小儿肠胃功能紊乱的重要病理基础,表现为紧密连接蛋白表达下降、黏液层变薄及通透性增加[17]。酪酸梭菌通过代谢产生丁酸,直接为结肠上皮细胞提供主要能量来源,促进肠上皮细胞增殖与修复[25]。
丁酸可通过激活AMPK信号通路,上调紧密连接蛋白(如ZO-1、occludin、claudin-1)的表达,增强肠黏膜屏障功能,降低肠道通透性,从而阻止细菌及抗原易位,减轻局部炎症反应[19][25]。Deng等(2024)的研究进一步表明,酪酸梭菌可通过上调GPR109A/AMPK/PGC-1α信号通路,显著改善肠道屏障损伤[25]。此外,酪酸梭菌还能促进黏蛋白(MUC2)的合成与分泌,增强黏液层屏障功能[21]。
2、重建肠道微生态平衡:
基石菌酪酸梭菌通过多种途径调节肠道菌群结构,促进微生态恢复。
酪酸梭菌能够在肠道内与致病菌竞争营养物质和黏附位点,抑制病原菌的定植;同时,其代谢产物丁酸可降低肠道内pH值,营造不利于致病菌生长的微环境[19]。此外,酪酸梭菌还能分泌细菌素等抗菌物质,选择性抑制条件致病菌的过度增殖[30]。
2026年,Zhao等发表的研究显示,在持续抗生素暴露的幼鼠模型中,酪酸梭菌干预能够显著增加肠道微生物多样性,恢复有益菌群的丰度,并通过调节代谢组学特征,重建肠道微生态稳态[31]。
3、调节免疫反应与抗炎
酪酸梭菌及其代谢产物丁酸能够通过表观遗传调控、炎症信号通路干预,发挥免疫调节与抗炎作用:
丁酸作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂,可通过增强Foxp3基因位点的组蛋白乙酰化,促进调节性T细胞的分化,重建肠道免疫稳态,抑制过度的炎症反应[26]。2025年,Parada-Venegas等发表于《The FEBS Journal》的研究进一步阐明,丁酸通过抑制单核细胞和巨噬细胞中的HDAC3活性,减少促炎细胞因子的产生,发挥抗炎作用[27]。
酪酸梭菌还可抑制NF-κB等促炎信号通路,减少促炎细胞因子(如IL-6、TNF-α)的释放,同时上调抑炎因子(如IL-10)的水平,并通过调控树突状细胞的功能状态,诱导T细胞向抑炎表型分化[19][28]。最新研究显示,酪酸梭菌还可通过增强巨噬细胞的H4K31巴豆酰化修饰,上调溶菌酶表达,增强结肠免疫防御功能,这一机制为酪酸梭菌在天然免疫调控中的作用提供了新视角[29]。
4、改善胃肠道动力
胃肠动力异常是小儿功能性消化不良的重要发病因素,酪酸梭菌可通过多种途径促进胃肠蠕动。
研究表明,酪酸梭菌能够激活Cajal间质细胞上的Toll样受体2,调节SCF/c-Kit信号通路,修复作为肠道起搏细胞的ICCs网络,从而恢复节律性收缩,改善胃肠动力[32]。此外,酪酸梭菌还可促进兴奋性胃肠激素的分泌,如胃动素和P物质,同时降低抑制性激素如生长抑素和胆囊收缩素的水平,进一步促进胃肠蠕动功能恢复[23][24]。
5、调节脑-肠轴
脑-肠轴双向通讯异常在小儿肠胃功能紊乱的发病中起重要作用,心理社会应激可通过该途径加重症状[15][16]。酪酸梭菌通过修复肠道屏障、抑制全身及局部炎症反应,从而减轻炎症对肠神经系统及中枢神经系统的损伤。
丁酸可通过调节肠道黏膜免疫、降低促炎因子(如IL-8、TNF-α)水平,改善肠神经肌肉功能,从而对胃肠道功能和情绪状态产生积极影响[33]。此外,肠道菌群-代谢物-脑轴的研究进展提示,产丁酸菌可能通过影响短链脂肪酸水平,调节迷走神经信号通路及神经内分泌功能,参与情绪与内脏敏感性的调控[21]。
四、总结
小儿肠胃功能紊乱(FGIDs)在儿科中极为常见,其发病机制复杂,与肠道屏障功能受损、肠道微生物群失调、低度肠道炎症等因素密切相关。基石菌酪酸梭菌能够通过修复肠道屏障、恢复菌群平衡,提高免疫和抗炎能力,改善胃肠动力,并参与调节脑-肠轴功能等多重机制,在FGIDs防治中发挥关键作用。当前,欧美国家对于基石菌的研究仍处于实验室和临床研究阶段,而我国早在二十多年前就已实现酪酸梭菌的产业化,酪酸梭菌制剂被国家药品监督管理局批准为新药,现已作为绿标非处方药全面上市[34][35]。临床研究也已证实,基石菌酪酸梭菌CGMCC0313-1在促进早产儿胃肠功能成熟、缓解儿童功能性消化不良等方面效果确切,安全性好[22][23][24]。综上,补充基石菌酪酸梭菌为小儿肠胃功能紊乱提供了安全、有效的微生态干预新方案,依托成熟的产业化与上市基础,具有重要的临床应用价值。
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