文摘
的胃肠道微生物群中起关键作用的营养,代谢和免疫功能在婴幼儿和对未来肺健康状况有一定的影响。理解肠道失调在慢性肺部疾病进展中的作用将提供机会设计早期干预改善病程。肠道微生物群建立了第一个1到3年内的生活和整个寿命仍然相对稳定。在本文中,我们报告的最近发展研究gut-lung轴,重点针对微生物群的影响的婴儿和儿童或进步的肺部疾病的风险。基本的概念是利用这种方法在关键窗口实现最好的结果在控制未来的健康。
1。介绍
临床研究在过去几十年专注于宿主相声特别是在肠道水平提高假设肠道微生物群的一个关键因素,确定主机的健康。免疫和代谢功能的影响通过小肠的殖民化友好的细菌(1),越来越多的疾病来自肠道微生物群组成。微生物群结构的变化通常开始在儿童早期生活或慢性疾病的危险,如囊性纤维化(2,3]。
建立了微生物在生命的前1到3年和保持相对稳定的整个生命周期4]。新生儿期是一个关键的窗口免疫规划影响全球健康状况的一生,和肠道微生物群的发展可能有助于预测特定疾病风险和疾病进展或完全消除疾病5]。
在本文中,我们分析的主要因素和早期阶段的微生物印记,gut-lung轴在儿童慢性肺部疾病的进展,和早期肠道微生物群的操作修改历史的儿童的肺部疾病。
2。早在婴儿期就影响肠道微生物群组成
环境因素与遗传和免疫系统活动影响微生物在新生儿殖民模式表1。胎儿是无菌的概念重新检测后微生物的痕迹在胎儿和产妇隔间6,7]。现在认为有产前殖民垂直转移微生物材料。
交付的类型影响婴儿肠道殖民的模式。阴道分娩婴儿交付殖民与细菌社区从母亲的阴道和肠道。剖腹产的婴儿缺乏这样的接触,导致第一个建立类似于人类皮肤的细菌微生物群(8]。此外,肠道殖民乳酸菌,双歧杆菌,拟杆菌在通过剖腹产出生的婴儿被延迟9]。
婴儿喂养影响肠道微生物组成与持久的效应。母乳喂养与各种有关长期有利影响包括肥胖的发生率降低(10)、糖尿病(11),和过敏12,13]。母乳是婴儿营养的黄金标准,因为它是物种特别适应婴儿的营养需求和功能性免疫系统的发展。除了营养支持,母乳提供了生物活性成分,促进广泛的发展和动态数组的微生物14]。初乳的微生物多样性高于过渡和成熟的牛奶,和因素影响母乳中的微生物群落也依赖于母亲的营养状况和交付的类型。
一个婴儿肠道微生物群由双歧杆菌一直是与主机相关的健康。的优势双歧杆菌在母乳喂养的婴儿大便首先被发现超过100年前,这表明母乳包含特定分子刺激这些细菌的生长,定义为外因素(15]。今天,令人信服的证据表明,益生元在母乳促进增长双歧杆菌。后者占主导地位的微生物群母乳喂养的婴儿,而人工喂养的宝宝有更高的比例拟杆菌和成员的球菌样的梭状芽胞杆菌和乳酸菌组(16]。此外,母乳喂养调节固有免疫反应(17]。
抗生素对肠道微生物组成产生重大影响特别是婴幼儿。在后者中,肠道细菌结构很不稳定,连续重复使用抗生素,特别是抗生素使用是一个广谱,深刻改变肠道微生物结构主要晚期临床后果。最近的论文表明,产前使用抗生素与随后的哮喘的风险增加(18]。
当然,抗生素通常所必需的特定条件,但他们应该考虑使用的新数据总结表2。罗素和他的同事们发现,围产期抗生素的使用产生高度选择性修改居民肠道菌群,进而导致对TH2非常具体的改变——或者TH1 / TH17-driven肺部炎性疾病(19]。最近的一项研究发现,儿童缺乏四种细菌更容易患上哮喘,但唯一的重大环境因素在这些儿童接受了抗生素在生活的第一年多于儿童哮喘风险较低18]。早期婴儿感染包括常见的肠道感染改变肠道微生物结构与持久的效应(20.]。
3所示。Gut-Lung轴在儿童慢性肺疾病的进展
肠道和呼吸道上皮细胞提供物理屏障对微生物渗透,和殖民的正常微生物群产生抵抗病原体。微生物群在肺内稳态的作用和免疫支持穷人的结果无菌鼠暴露在急性感染(21)及其对过敏性呼吸道疾病的易感性22]。肠道失调最近与改变免疫反应和肺部疾病发展。在过去的几年里,慢性肺部疾病,如哮喘和囊性纤维化,调查评估肠道失调的潜在作用的发展。首先,加重慢性肠道和肺部疾病共享关键的概念功能的失调,肠道微生物生态系统。
囊性纤维化(CF)是一种疾病复发和慢性感染导致肺功能逐步下降,最终死亡。在人类观察性研究中,CF与异常有关微生物殖民的肠道和呼吸道。这些发现的可能后果的损失CF跨膜电导调节器(雌性生殖道功能和由此产生的微环境改变(23]。CFTR突变检测从根本上影响呼吸道和肠道微环境并导致异常的殖民模式微生物CF患者即使没有抗生素暴露(24]。等更严重的雌性生殖道等位变异纯合子DF508与更重要改变肠道微生物组模式。慢性肠道炎症在CF即使没有明显的胃肠道症状及全身炎症被认为是一个司机,一个标志的疾病25]。肠道微生物之间的关系殖民CF患者的早期生活和呼吸状况调查,母乳喂养与延迟发作有关,肠道多样性,和长时间的幸福和特定的肠道细菌社区前呼吸并发症(26]。细菌在CF呼吸道肠道菌群与被认为起源于导致动态宿主之间的相互作用和微生物群落在CF (27]。
研究已经证明还营养不良之间的关系以及在早产儿支气管肺的发育不良的发展需要长期补充氧疗法(28]。没有数据可用关于肠道失调在此设置。
儿童哮喘的发展有一个减少肠道微生物多样性在生命的第一年相比健康儿童(29日]。特别是,交付模式与喘息和哮喘有关学龄之前,由特定的肠道细菌组(30.]。有益的细菌的存在,如双歧杆菌longum和减少脆弱拟杆菌(31日在肠道相关哮喘的发病率较低。的相对丰度细菌属毛螺菌属,韦永氏球菌属,Faecalibacterium,罗思氏菌属似乎明显减少儿童哮喘的危险,乙酸水平随之降低的粪便和失调肝肠代谢物(31日]。
4所示。操纵时艰难的肠道微生物群在肺部疾病的孩子
口服益生菌和益生元或两者的结合(所谓的“synbiotic方式”)可能会间接影响气道通过释放细菌微生物群的构成产品或代谢物及肺,促进有益菌或直接的结果,通过microaspiration肠道的益生菌菌株的航空公司(32]。这些机制可能恢复促进健康的微生物群和有益影响的疾病。此外,一些益生菌菌株在修改的过程中有一个角色的肺部疾病。在动物实验中,乳酸杆菌对肺部产生深远的免疫调节作用,但人类临床试验的结果一直有很大的波动。应变差异可能部分解释观察到的变化。
在人类身上,管理乳酸菌GG (LGG)负面影响与机械通气相关肺炎的发病率(33)和减少健康以及住院儿童的呼吸道感染(34]。
哮喘是一种益生菌的主要潜在目标,由于它的频率,相关发病机制,缺乏持续有效的预防策略。然而,早期肠道微生物操作数据丢失,因为哮喘逐渐发展到上学年龄,益生菌的长期随访和生命起源以前的研究是有限的。
操纵的肠道微生物群CF通过改变饮食的内容难以消化的碳水化合物和短链脂肪酸,即丁酸盐,可以改善动物营养不足而发挥抗炎效应(35]。恢复肠道微生物群的益生菌改善营养状况,能量摄入,呼吸功能在囊性纤维化35]。三个随机对照试验得出结论,特别是LGG和益生菌管理这种乳酸菌一直与减少发作患儿肺急性加重的CF (36- - - - - -38]。益生菌的潜在好处政府的第一个证据在CF来自一个前瞻性随机安慰剂对照交叉试验中执行两组的CF患者长期殖民铜绿假单胞菌。19个孩子们给LGG 6个月后跟安慰剂(口服补液)随后的6个月。并行,19个孩子6个月期间被给予安慰剂益生菌对相同的一段时间。LGG有显著降低的患者肠道炎症和肺急性加重情节和住院率,与免疫球蛋白减少,这表明有肠道炎症和肺之间的关系。益生菌的摄入是最大的显著增加在1秒用力呼气量(FEV1)相比安慰剂以及显著增加的体重36]。在另一个潜在的随机、双盲、安慰剂对照研究中,61名CF患者被随机分配接受1010菌落这种乳酸菌每天或安慰剂为6个月。肺急性加重和上呼吸道感染的数量显著降低与安慰剂组相比,治疗组(39]。
至于支气管肺的发育不良,没有研究对人类进行预处理或益生菌。此外,在间歇缺氧诱导的动物模型,补充益生菌可能改善肺的地位,通过作用于特定基质金属蛋白酶有利于肺部炎症的影响。此外,生命起源以前的使用与逮捕相关肺血管内皮生长因子信号高度参与肺微血管的开发,建议保护血管生成(40]。
然而,益生菌可能是时间的影响,表明需要比较临床试验评估早期的微生物群调制对肺部健康状况的影响。特别是,未来的研究需要来分析如何在生命早期肠道微生物组成影响肺部疾病发生和历史,调查的作用功能食品在预防和/或修改肺儿童的健康状况。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
本文使用北美囊性纤维化的支持基金会的资助(批准号GUARIN10A0)。