嬰兒出生後的第一年， 腸道菌群的發育伴隨著認知、代謝和免疫系統的發育， 形成一個相互作用的信號網路。 腸道細菌的逐漸多樣化發育和成熟受到許多環境因素的影響， 比如出生方式、分娩孕周和早期營養等等。 由於剖腹產或抗生素使用等造成腸道細菌在早期定殖過程中的改變， 與日後過敏性症狀的發生有關。
濕疹通常是嬰兒出現的第一個過敏症狀， 其發病率在世界上的許多國家仍在上升。 母乳餵養被認為可以通過母乳中存在而配方奶中不存在的過敏原和免疫調節因數以及通過母乳中存在的低聚糖刺激腸道菌群來預防過敏反應的發生。
因此， 一些研究調查了在不同類型的富含難消化性低聚糖的嬰兒配方奶粉的作用。 這種難消化性的低聚糖其實就是一種益生元， 能夠完整地到達結腸， 並選擇性地刺激腸道中特定的有益微生物的生長和活性。
研究人員對138名自然分娩的嬰兒在第4周齡和26周齡的糞便微生物進行了深度分析， 其中包括母乳餵養的30人， 標準嬰兒配方奶粉餵養的57人和添加低聚糖的部分水解蛋白嬰兒配方奶粉餵養的51人。
本研究有兩個主要目的：第一， 是調查添加低聚糖的部分水解蛋白嬰兒配方奶粉是否能夠調節嬰兒腸道菌群的發育接近母乳餵養的嬰兒水準；其次，
添加特定低聚糖的部分水解蛋白嬰兒配方奶粉能夠調節嬰兒腸道菌群的發育在細菌分類學組成和代謝組成上接近於母乳餵養的嬰兒水準。 添加低聚糖的部分水解蛋白嬰兒配方奶粉餵養的嬰兒與標準嬰兒配方奶粉餵養的嬰兒相比， 從第4周到第26周齡表現出雙歧桿菌屬細菌的豐度增加， 而梭菌屬和毛螺菌科的一個細菌屬的細菌豐度明顯降低。 這些調節也表現出腸道生理學的顯著差異，
在18個月前， 138名嬰兒中有52名（約38%）出現濕疹症狀， 他們在出生後的前26周表現出明顯的腸道菌群的發育異常。 4周齡時， 他們表現出副擬桿菌屬和腸桿菌科的細菌相對豐度降低， 而在26周齡時表現出真桿菌屬和厭氧棒狀菌屬細菌減少， 這些細菌能夠利用乳酸產生丁酸。 26周齡時糞便樣本中的乳酸水準增加而丁酸水準減低也支持了這一點。
其它一些研究也調查了與過敏發生相關的腸道微生物，通常是比較某個特定時間點的差異，特別是出生後的第一周，結果通常報導菌群多樣性和豐度的降低而沒有鑒定出特定的細菌。在本研究中沒有觀察到細菌多樣性的差異，而是發現到18月齡時，患濕疹和不患濕疹的嬰兒腸道細菌定殖模式的差異。在健康嬰兒腸道中到第4周時腸桿菌科的2個種屬的細菌水準增加，隨後急劇下降。兼性厭氧菌，比如腸桿菌科的細菌，在被厭氧菌取代之前的早期定殖過程中通常比較高。然而這種定殖模式在患有濕疹的嬰兒腸道中不明顯，可能表明他們來自腸桿菌科細菌的免疫刺激減少，其中包括一些對於後天免疫系統的充分發育所必須的潛在病原菌。有研究也發現嬰兒在出生的第一個月內腸桿菌科細菌的豐度低與6月齡時免疫過度反應有關。
本研究也證實，與配方奶餵養的嬰兒相比，母乳餵養的嬰兒糞便pH值較低，且結腸中乙酸和乳酸的水準增加而丙酸和丁酸水準降低。這與腸道中產乙酸和乳酸的雙歧桿菌屬細菌佔優勢相一致。這種特殊的結腸環境被認為是對潛在病原體形成的有效的化學保護屏障，也被認為是母乳餵養有助於保護嬰兒免受感染的原因，而在添加低聚糖的部分水解蛋白嬰兒配方奶粉餵養的嬰兒中也觀察到了類似的結腸環境。
研究人員推測這種類型的嬰兒結腸環境可能對於那些利用乳酸產生丁酸的細菌的定殖至關重要，比如真桿菌屬和厭氧棒狀菌屬的細菌，而這些細菌在那些患有濕疹的嬰兒26周齡時的腸道中定殖較少。確實，這些嬰兒在12周齡時表現出乳酸水準的降低，但26周齡時表現為乳酸水準升高而丁酸水準降低。這可能表明利用乳酸產生丁酸的細菌在指導斷奶的嬰兒從乳酸和醋酸豐富的腸道環境向更加成熟的丁酸豐富的環境過渡的重要性。乳酸被利用可能有助於健康穩定的腸道微生態系統的發育。確實，雖然在嬰兒糞便中可以經常檢測到乳酸，但是在健康的成年人中是無法檢測到的，而成年人結腸中乳酸的積累與潰瘍性結腸炎有關。
斷奶還會使嬰兒從飲食中獲得更多的抗原，這就需要免疫系統能夠對這些無害的物質作出適當的回應。在6月齡的嬰兒中進行的一項調查發現產丁酸的細菌水準與濕疹的嚴重程度成負相關，表明其對症狀的緩解作用。現在，宿主體內短鏈脂肪酸的作用已經引起了越來越多的關注和興趣，特別是丁酸，因為越來越多的證據表明它們對宿主免疫的調節作用，包括抗炎症和抗過敏的作用。因此，在第26周齡左右，產丁酸的細菌的定殖可能在這一關鍵的發育時期對於建立和維持免疫系統的穩態是至關重要的。
綜上所述，早期營養對於嬰兒腸道菌群的建立具有很大的影響。此外，研究還發現腸道菌群的活動與濕疹發生之間存在潛在的聯繫。該研究也強調了微生物演替對於正常腸道生理的發育至關重要，以支援腸道的正常發育以及免疫系統對於環境誘因的正常免疫反應的發育。在未來，我們可能可以通過一種最優化的營養干預方式以支援嬰兒逐漸多樣化的腸道在關鍵時期一些關鍵細菌物種的定殖。對於高過敏風險的嬰兒可能可以在特定的發育階段通過優化腸道菌群來預防濕疹的發生。
圖片來自網路
參考文獻：Wopereis H, et al. Intestinal microbiota in infants at high risk for allergy: Effects of prebiotics and role in eczema development. J Allergy Clin Immunol. 2017.
其它一些研究也調查了與過敏發生相關的腸道微生物，通常是比較某個特定時間點的差異，特別是出生後的第一周，結果通常報導菌群多樣性和豐度的降低而沒有鑒定出特定的細菌。在本研究中沒有觀察到細菌多樣性的差異，而是發現到18月齡時，患濕疹和不患濕疹的嬰兒腸道細菌定殖模式的差異。在健康嬰兒腸道中到第4周時腸桿菌科的2個種屬的細菌水準增加，隨後急劇下降。兼性厭氧菌，比如腸桿菌科的細菌，在被厭氧菌取代之前的早期定殖過程中通常比較高。然而這種定殖模式在患有濕疹的嬰兒腸道中不明顯，可能表明他們來自腸桿菌科細菌的免疫刺激減少，其中包括一些對於後天免疫系統的充分發育所必須的潛在病原菌。有研究也發現嬰兒在出生的第一個月內腸桿菌科細菌的豐度低與6月齡時免疫過度反應有關。
本研究也證實，與配方奶餵養的嬰兒相比，母乳餵養的嬰兒糞便pH值較低，且結腸中乙酸和乳酸的水準增加而丙酸和丁酸水準降低。這與腸道中產乙酸和乳酸的雙歧桿菌屬細菌佔優勢相一致。這種特殊的結腸環境被認為是對潛在病原體形成的有效的化學保護屏障，也被認為是母乳餵養有助於保護嬰兒免受感染的原因，而在添加低聚糖的部分水解蛋白嬰兒配方奶粉餵養的嬰兒中也觀察到了類似的結腸環境。
研究人員推測這種類型的嬰兒結腸環境可能對於那些利用乳酸產生丁酸的細菌的定殖至關重要，比如真桿菌屬和厭氧棒狀菌屬的細菌，而這些細菌在那些患有濕疹的嬰兒26周齡時的腸道中定殖較少。確實，這些嬰兒在12周齡時表現出乳酸水準的降低，但26周齡時表現為乳酸水準升高而丁酸水準降低。這可能表明利用乳酸產生丁酸的細菌在指導斷奶的嬰兒從乳酸和醋酸豐富的腸道環境向更加成熟的丁酸豐富的環境過渡的重要性。乳酸被利用可能有助於健康穩定的腸道微生態系統的發育。確實，雖然在嬰兒糞便中可以經常檢測到乳酸，但是在健康的成年人中是無法檢測到的，而成年人結腸中乳酸的積累與潰瘍性結腸炎有關。
斷奶還會使嬰兒從飲食中獲得更多的抗原，這就需要免疫系統能夠對這些無害的物質作出適當的回應。在6月齡的嬰兒中進行的一項調查發現產丁酸的細菌水準與濕疹的嚴重程度成負相關，表明其對症狀的緩解作用。現在，宿主體內短鏈脂肪酸的作用已經引起了越來越多的關注和興趣，特別是丁酸，因為越來越多的證據表明它們對宿主免疫的調節作用，包括抗炎症和抗過敏的作用。因此，在第26周齡左右，產丁酸的細菌的定殖可能在這一關鍵的發育時期對於建立和維持免疫系統的穩態是至關重要的。
綜上所述，早期營養對於嬰兒腸道菌群的建立具有很大的影響。此外，研究還發現腸道菌群的活動與濕疹發生之間存在潛在的聯繫。該研究也強調了微生物演替對於正常腸道生理的發育至關重要，以支援腸道的正常發育以及免疫系統對於環境誘因的正常免疫反應的發育。在未來，我們可能可以通過一種最優化的營養干預方式以支援嬰兒逐漸多樣化的腸道在關鍵時期一些關鍵細菌物種的定殖。對於高過敏風險的嬰兒可能可以在特定的發育階段通過優化腸道菌群來預防濕疹的發生。
圖片來自網路
參考文獻：Wopereis H, et al. Intestinal microbiota in infants at high risk for allergy: Effects of prebiotics and role in eczema development. J Allergy Clin Immunol. 2017.