益生元與嬰幼兒腸道健康

母乳喂養是嬰兒獲得以雙歧桿菌為主導的腸道菌群、增強免疫功能和抗感染能力的最佳途徑。但是因種種原因不能進行母乳喂養時，如何使人工喂養嬰兒具有與母乳喂養兒相同的腸道細菌的組成特征，并體現其相應的生物學作用，營養和食品科學工作者進行了許多嘗試，認為補充益生元是重要的方法之一[1]。

1.益生元是什么？

益生元概念的首次提出，源自1995年英國雷丁大學食品生物科學系的Gibson和Roberfroid[1]，指一種不易被消化的食品成分，通過選擇性地刺激腸道中一種或少數幾種細菌的生長和(或)活性而對宿主產生有益的影響，從而改善宿主健康。此時期益生元是以低聚果糖(FOS)為代表。此后，2004年Gibson等[2]重新定義益生元是一組選擇發酵食物成分，特異性改變腸道菌群的組成活性，對宿主的舒適和健康有益。這一組益生元是菊粉、FOS、低聚半乳糖(GOS)和乳果糖等。2007年世界糧農組織定義益生元是一組可以通過調節微生物菌群而有益于宿主健康無生命的食品成分[3]。2010年第六屆益生元和益生菌國際科學協會(ISAPP)把益生元稱為膳食益生元，其定義是通過選擇性發酵導致腸道微生物群的組成和(或)活性特異性改變，賦予宿主健康的成分[4]。2017年ISAPP發布了益生元的科學共識[5]。2021年，中國營養學會也進一步完善了益生元定義：一般不能被人體所消化吸收但可被人體微生物選擇性利用，能夠改善腸道微生物組成和(或)活性從而益于人體健康的食物成分。目前證據等級較高、得到公認的益生元幾乎都屬于碳水化合物聚合物，包括菊粉、FOS、GOS、大豆低聚糖(SOS)、低聚木糖(XOS)、低聚異麥芽糖(IMO)、乳果糖、焦糊精、膳食纖維、抗性淀粉以及其他不被消化的低聚糖等。還有些食物成分雖然已在體外和動物實驗中進行了不同程度的研究，但很少深入進行人體研究。隨著益生元相關研究特別是臨床研究的不斷深入，越來越多的食物成分將得到認可，益生元的種類也會更加豐富[6]。

符合下述標準的非消化性碳水化合物即可認為是益生元：(1)抵抗胃酸和消化酶；(2)對腸道細菌發酵易感；(3)增加某些腸道有益細菌的活性[6]。大多數益生元和候選益生元是非消化性碳水化合物，GOS或FOS是由植物中提取或由單糖和雙糖合成，前者為由半乳糖單體鏈組成的聚合物，后者是由果糖單體鏈組成的聚合物。人乳中可檢測到半乳糖單體，檢測不到果糖單體、GOS和FOS。

目前對益生元的認識存在以下問題：益生元的化學構成未達成共識；益生元和膳食纖維定義重疊，盡管大多數膳食纖維不具備益生元改變腸道菌群的作用，有學者把膳食纖維命名為益生元活性膳食纖維；益生元如何選擇腸道細菌的作用機制仍不清楚。

1.益生元對腸道健康的作用

2.1 對早期腸道菌群的構成和活性的影響：短鏈低聚糖酵解部位在回盲部和升結腸，長鏈低聚糖在全結腸。研究表明，GOS／FOS組合配方乳喂養對腸道菌群建立和定植的模式類似于母乳喂養兒，優勢菌群是雙歧桿菌屬和乳桿菌屬。雙歧桿菌屬是以短雙歧桿菌、長雙歧桿菌和鏈狀雙歧桿菌為主，乳桿菌屬是以嗜酸乳桿菌和副干酪乳桿菌為主。普通配方乳喂養嬰兒的雙歧桿菌屬是成人腸道優勢菌群——以鏈狀雙歧桿菌和青春型雙歧桿菌為主，乳桿菌屬則是以德氏乳桿菌為主。雙歧桿菌屬是首先利用低聚糖作為其繁殖底物初始發酵，所產生的代謝產物通過不同菌群之間互為食物而影響腸道的生態環境，因此不同類型的雙歧桿菌屬和乳桿菌屬對腸道的生理功能和代謝的作用也不同[7, 8]。

2.2 通過發酵改變腸道的代謝活性：GOS／FOS組合通過在腸道發酵產生與母乳喂養相類似的短鏈脂肪酸(SCFA)，為宿主提供部分能量并且在調節細胞代謝及細胞分裂和分化中發揮作用；SCFA還是腸道上皮的特殊營養因子，可維護腸道上皮細胞的完整性和杯狀細胞的分泌功能，發揮對胃腸道的調節作用；表現為糞便性狀、頻率和pH接近母乳喂養兒[8, 9]。

2.3 競爭拮抗病原菌：GOS／FOS組合通過在腸道發酵產生SCFA、乳酸、降低pH和氧化還原電位等影響腸道菌群的構建和組成，類似于母乳的發酵模式。發育完好的腸道菌群群落可阻止外源性病原菌的定植，研究還發現，GOS具有抵抗腸道病原體如埃希菌、沙門菌、霍亂弧菌結合位點和坂崎腸桿菌黏附的作用[7]。

2.4 促進免疫系統成熟和抗過敏：GOS／FOS組合配方乳喂養，雙歧桿菌屬是腸道主要的優勢菌群。雙歧桿菌刺激腸道分泌IgA，促進腸道黏膜免疫和全身免疫系統成熟，減少嬰兒腹瀉、呼吸道感染的發生率和使用抗生素[8, 10]。有研究認為，GOS／FOS組合降低特發性皮炎發生率，減少過敏風險嬰兒免疫球蛋白游離輕鏈水平，誘導有益抗體譜，降低免疫球蛋白免疫反應以及調節對牛奶蛋白免疫反應，而保留對疫苗完整的免疫反應[11]。也有很多研究認為益生元不能夠降低嬰兒過敏和感染性疾病的發生率。因此，歐洲變態反應與臨床免疫學學會(EAACI)指出，推薦益生元用于過敏疾病預防的證據不足[8]。益生元預防和治療過敏疾病還應進一步深入研究。

2.5 改善糞便性狀：配方乳中添加PDX／GOS (4g／L，比例為1：1)或GOS／FOS (4g／L或8g／L，比例為9：1)組合，干預時間是2周至6月齡。薈萃分析結果顯示：大多數嬰兒糞便性狀、頻率和pH接近母乳喂養嬰兒；糞便雙歧桿菌和(或)乳桿菌細菌集落計數顯著高于對照組；體重增長優于對照組；評估胃腸道不耐受癥狀指標如哭鬧或煩躁、腸絞痛、溢奶和嘔吐等，顯示出良好的耐受性[8, 12]。以市售奶粉為例，蒙牛瑞哺恩恩至嬰幼兒配方奶粉中即聯合添加約9：1比例的GOS和FOS，幫助軟化便便使寶寶肚子更舒適。

2.6 促進礦物質吸收：GOS或FOS經腸道細菌發酵產生SCFA，可促進礦物質溶解。乳酸以及丁酸刺激腸上皮細胞增殖擴大吸收面積，刺激鈣結合蛋白表達等。動物實驗表明，進食含GOS食物3～4周后，鈣、鎂和鐵的吸收率明顯增加，而鋅的吸收率未增加[13, 14]。

2.7 對胃腸道疾病治療和預防作用：2014年歐洲兒童急性胃腸炎診治指南不推薦使用益生元[15]。薈萃分析結果表明，益生元組合在早產兒使用是安全的，但是對降低壞死性小腸結腸炎(NEC)發生率無效。

綜上所述，益生元通過調整和改變腸道菌群結構，拮抗腸道致病菌，改善腸道生理功能以及增進腸道免疫成熟，對嬰幼兒健康成長起著重要的作用[6, 16]。

參考文獻

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