肠道是人体重要的消化器官，被称为人体的"第二大脑"，肠道菌群失调与宿主疾病的发生有着密切的关联。研究发现肠道菌群的失调对新生儿疾病的发生发展产生了重要的影响。肠道菌群代谢产物具有生物活性，关键代谢产物可以通过不同的代谢通路调节或影响宿主的代谢变化。新生儿肠道的代谢产物参与并影响了疾病的进展和结局，甚至决定其近远期的生命质量。该文就肠道菌群代谢产物对新生儿疾病的影响进行综述。Influences of intestinal flora metabolites on neonatal diseasesThe intestinal tract is an essential digestive organ of the human body, which is known as the "second brain". The intestinal flora disorder is closely related to the occurrence of host diseases.It has been found that the dysbiosis of intestinal flora plays an important role in the development of neonatal diseases.Gut microflora metabolites are bioactive, and the key metabolites can regulate or affect the host′s metabolic changes through different metabolic pathways.The metabolites of the neonatal intestine participate in and affect the progression and outcome of the diseases, and determine their short- and long-term quality of life.This review summarizes the effects of gut flora metabolites on neonatal diseases.人类肠道菌群的多样性和动态性在健康中起着至关重要的作用，肠道菌群维系并支持肠道免疫屏障的完整和功能。菌群-肠道上皮细胞和肠道免疫系统之间的相互影响决定了人体的健康状况[1]。肠道微生态失调可能对健康产生不良的影响，许多疾病都与肠道微生物群紊乱有关[2]。新生儿期是微生物开始在体内定植的关键阶段，来自母体的微生物菌群产生大量具有免疫功能的代谢产物，对新生儿免疫功能的建立起到了至关重要的作用，可直接或间接地影响疾病的发展[3,4]。虽然目前对新生儿肠道菌群代谢组学的研究很少，但近年来国内外学者陆续提出，对新生儿肠道菌群的研究可能有助于早期识别新生儿坏死性小肠结肠炎(necrotizing enterocolitis，NEC)和晚发型败血症。本文对肠道菌群及代谢产物与新生儿疾病之间的联系进行综述。新生儿肠道的微生物定植关乎其未来的健康成长，但这一过程是动态发展的，并受诸多因素影响[5]。Beller等[6]一项研究表明，婴儿肠道微生物群的建立是由不同微生物群相互影响的结果，婴儿肠道菌群的构成与成人肠道菌群种属具有相似性。生后的最初几天，肠道定植的主要细菌是双歧杆菌和梭状芽孢杆菌，母乳喂养的新生儿双歧杆菌丰度增加，而配方奶喂养的新生儿葡萄球菌、拟杆菌、梭状芽孢杆菌、肠球菌和杆菌属增多[7]。早产儿的消化系统和免疫系统不成熟，且他们过早地暴露于抗生素、机械通气、肠外营养等因素，这对其肠道菌群的定植和发展造成了不可逆的破坏；这类早产儿的粪便中含有更高丰度的肠杆菌、肠球菌和条件致病菌，肠道厌氧菌的定植也较足月儿延迟[8]。微生物衍生的代谢产物是宿主-微生物相互作用的主要媒介。其中一些代谢产物如短链脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)和次级胆汁酸等对宿主的生理机能有积极的调节作用[9]。虽然宿主和微生物的代谢可以同时发生，但宿主更依赖于其定植菌群庞大的消化酶和代谢酶的作用。由宿主和微生物产生的内源性化合物参与调节机体免疫反应和疾病的发生[10]。肠道代谢产物主要包括SCFA、氧化三甲胺、胆汁酸、乙醇、维生素以及某些含有硫、氢、碳元素等物质。据报道，有高度过敏风险的婴儿与健康婴儿的肠道菌群相比，发生了明显的变化，肠腔内亦缺乏具有抗炎活性的细菌代谢产物(如SCFA)；而单羟基脂肪酸增多(如12，13-二羟基脂肪酸)，它们可以在新生儿尤其是高危新生儿的粪便中被检测到[11]。因此，这些具有生物活性的微生物代谢物是通过微生物-微生物和宿主-微生物的相互作用产生的，这种共同代谢的方式在人类健康和疾病中具有重要意义。NEC是新生儿期最常见的严重的消化系统疾病之一，其发病率和病死率高，尤其是在早产儿中。肠道的高免疫反应性引起的炎症因子的释放是引发NEC的重要的病因之一。生命早期不适当的肠道微生物定植增加了肠道炎症的风险，这也是新生儿发生NEC的一个重要危险因素[12,13]。鞘脂和神经酰胺是肠道的代谢产物，鞘脂代谢的改变可增加肠道的通透性，并加剧了成人结肠炎的进展。研究显示，在NEC发病之前，肠道代谢物鞘脂类和神经酰胺即发生了变化[14]。另有研究表明，NEC患儿的粪便鞘脂含量较高，且与钙卫蛋白水平呈正相关[15]。鞘脂类是细胞膜的重要组成部分，参与维持肠道细胞膜的完整性，并可能与介导肠道微生态失调有关，产生病理反应。2.1.2 挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOC)VOC已被应用于临床领域，作为一种无创性的生物学标志物，用于辅助性地诊断疾病[16]。VOC是机体在病理生理和生理过程中产生的有机代谢产物，可在排泄物(如尿液、粪便、汗液及呼出的气体等)中被检测到。Howarth等[17]在一项研究中使用气相色谱-质谱(GC-MS)比较了6例NEC早产儿与7例对照组患儿的粪便VOC，研究结果提示对照组患儿粪便中VOC含量较NEC患儿明显减少；此外，在对照组患儿粪便中还发现了4种特定的酯类物质，而在NEC组患儿粪便中并未检测到。Hosfield等[18]一项多中心的临床研究证明，通过电子鼻(eNose)装置分析足月儿的粪便VOC，预测NEC发生前肠道菌群的特征性变化；VOC可作为一种简便且无创的生物学标志物，能快速地预测NEC的发生风险。2.1.3 自动诱导因子-2(autoinducer-2，AI-2)AI-2是一种群体感应信号，介导许多细菌物种内部的信号传导[19]。AI-2也参与调节并影响肠道菌群的定植[20]。一项动物研究显示，NEC大鼠急性期AI-2浓度显著降低，恢复期逐渐升高。AI-2浓度与肠道菌群紊乱和疾病的不同阶段相关，且在细菌比例变化前发生显著变化。因此，AI-2可能是检测NEC的一种新的生物学标志物[21]。2.2 早产儿晚发型败血症(late-onset sepsis，LOS)早产儿易发生LOS，即生后72h后发生的败血症，LOS是导致早产儿死亡和远期严重并发症的主要原因之一。其危险因素中，除胎龄、肠道菌群失调、抗生素暴露等以外，越来越多的研究也开始聚焦于肠道菌群的代谢产物。一项235例胎龄在23~34周早产儿的前瞻性纵向研究，比较了临床诊断或血培养阳性确诊LOS前的早产儿粪便样本，采用16SrRNA基因测序及微生物组学和代谢组学分析了早产儿肠道菌群中的细菌代谢情况，结果提示LOS发病之前的肠道微生态失调的特征是大量杆菌定植和发酵产物(乙醇和甲酸等)明显增加[22]。LOS发病前特征性的菌群变化可以阻碍有益共生菌的进一步定植，抑制肠道菌群的多样化。肠道菌群的发酵产物可直接损伤肠道黏膜，并通过诱导炎症反应产生间接的影响[23]。SCFA是肠道细菌代谢的主要最终产物，SCFA可以通过维持肠道黏膜的完整性起到屏障功能，也可以发挥抗炎效应[24]。一项临床研究显示，脓毒症危重患者的粪便SCFA浓度明显低于非脓毒症患者，提示在危重症的救治中，维持肠道SCFA的浓度可能很重要[25]。2.3 先天性胆道闭锁(biliary atresia，BA)BA是一种严重的先天性消化道外科疾病，可破坏肝外胆管，影响胆汁排泄；肝细胞中堆积的胆汁酸可对肠道菌群产生刺激并加重疾病的进展[26]。BA的相关危险因素包括胚胎发育缺陷、遗传因素、环境因素、病毒感染、异常炎症反应、自身免疫及易感基因等。近年来研究发现，BA的发病还与肠道菌群失调引起的胆汁酸减少有关[27]。胆汁酸通过调节肠-肝轴与肠道菌群相互作用，及肠道环境的pH值，而抑制病原体的生长，维持肠道菌群的平衡；相反，肠道中胆汁酸减少导致潜在病原体的过度生长，产生过多的脂多糖，间接地介导BA的发病和进展[28]。此外，肠道微生物的代谢产物丁酸和谷氨酰胺可调节免疫细胞功能，谷氨酰胺可维持肠道上皮细胞的存活，间接保护肝脏和胆管免受病毒诱导引起的炎性组织损伤。使用丁酸盐和(或)谷氨酰胺可调节肠道免疫反应，有助于BA或其他胆道疾病的组织修复[29]。2.4 肠外营养相关肝病(parenteral nutrition associated liver disease，PNALD)PNALD又称肠外营养相关性胆汁淤积症(parenteral nutrition associated cholestasis，PNAC)，是指使用肠外营养超过2周以上出现的黄疸和高结合胆红素血症(结合胆红素≥34.2 μmol/L)，伴或不伴高转氨酶血症，并除外感染、肝胆原发疾病、遗传代谢性疾病、先天性畸形或染色体疾病等原因。早产儿胃肠道发育不成熟，胃肠外营养(parenteral nutrition，PN)是生命早期获取营养的重要方式之一，早产儿因长期应用PN出现的最常见的并发症是PNAC，发病机制尚不完全清楚，目前研究认为先天性感染、导管相关脓毒症、细菌过度生长或NEC等任何原因引起的全身性炎症反应及肠道损伤等因素均与PNAC相关[30]。胆汁酸作为一种重要的宿主-菌群共同代谢产物，是在胃肠道及周围器官中是有多功能的信号分子，胆汁酸通过激活法尼醇X受体(FXR)和质膜TGR5受体，参与调节全身脂质、胆固醇、葡萄糖代谢以及维持免疫稳态[31]。肠道菌群和肝脏之间的相互作用是通过将肠道代谢产物运输到肝脏的门静脉和将胆汁从肝脏运输到肠道的胆道途径建立起来的[32]。Cahova等[33]认为应用PN的患儿肠道微生态失调，胆汁酸的组成发生改变，从而导致PNALD，原因可能是一种因毒性胆汁酸和FXR信号通路的改变导致的直接生理效应。除胆汁酸外，肠道蛋白质代谢产物及碳水化合物可能和婴儿代谢性肝病相关，缬氨酸和亮氨酸在肠道发酵衍生了异丁酸及异戊酸，二者是肠道重要的蛋白质标志物[34]。国内的一项临床研究表明，胆汁淤积性肝病的患儿粪便中蛋白质代谢产物异丁酸、异戊酸浓度明显低于正常儿，该研究者通过比较患儿粪便代谢产物之间的差异，发现了胆汁淤积性肝病的患儿肠道菌群与正常健康婴儿存在区别[35]。关于肠道菌群代谢产物与PNALD/PNAC之间的关系，相关研究较少，需要更多的临床研究予以证实。2.5 肠道菌群及代谢产物对新生儿神经系统发育的影响肠腔内分离出来的细菌衍生物可分泌释放神经递质，如γ-氨基丁酸(GABA)、5-羟色胺(5-HT)、儿茶酚胺和乙酰胆碱等，这些神经递质又调节肠神经系统内的神经信号传导并参与介导宿主的脑功能和行为，影响大脑的早期发育[36]。SCFA在维持中枢神经系统的稳态中发挥作用，特别是海马体和纹状体可受肠道SCFA的影响，提示SCFA可能在学习和认知中发挥调节作用[37]。微生物群-肠-脑轴(microbiota-gut-brain axis，MGBA)是指肠道微生物与脑之间的双向信息网络，由胃肠道和肠道神经系统以及肠道微生物菌群等组成，微生物群是肠-脑功能的关键调节者之一，在神经系统疾病研究领域中受到了广泛的关注[38]。肠道微生物可通过肠道-大脑的神经解剖通路、神经内分泌、免疫系统、肠道细菌产生的代谢产物及屏障系统等途径影响大脑功能[39]。发生严重脑损伤的早产儿神经生理学成熟延迟，其特征是皮层电位受抑制、脑氧饱和度稳定性降低以及神经保护剂如脑源性神经营养因子分泌缺乏[40]，其原因可能在于早产儿免疫系统不成熟，感染易感性或抗生素暴露率增加；肠道共生微生物在大脑发育过程中沿着"微生物-脑轴"调节肠-脑连接通路而发挥作用。早产儿出现神经系统发育障碍、脑性瘫痪和精神障碍等风险增加可能与此通路相关[41]。此外，最新的研究表明，肠道微生态失调还可能与注意缺陷多动障碍、自闭症谱系障碍及其他行为和精神类疾病的发病有关[42]。肠道菌群及其代谢产物在生命的初期及未来的健康中发挥至关重要的作用，肠-肺轴、肠-肝轴、微生物-肠-脑轴等概念的提出印证了肠道与疾病发生发展关系密切。肠道菌群及其代谢产物、细菌代谢产物衍生物释放的炎症因子、细胞因子、神经递质及其参与的信号通路和传导正在成为一个新兴且具有前景的研究方向。在新生儿研究领域，越来越多的研究证实了肠道菌群代谢产物与新生儿疾病之间存在关联。随着代谢组学的广泛研究和在临床领域的应用，肠道微生态将为新生儿疾病的诊疗和防治提供更多的方法和临床思路。
