FSHW | 飲食如何塑造嬰幼兒的腸道菌群

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

嬰幼兒期是腸道菌群建立的關鍵時期，在此期間，腸道菌群不穩定，且對外界因素高度敏感。探究早期喂養方式（母乳/奶粉）對腸道微生物影響的研究較多，但關于輔食期飲食對腸道菌群影響的研究仍然有限。輔食的添加為腸道菌群提供了更豐富的底物，這不僅促進了菌群從奶類適應向更加成熟和多樣化的成人樣群落過渡，還可能對微生物組的功能產生影響。這篇綜述基于隊列研究數據探討了膳食營養素（碳水化合物、蛋白質、脂肪、維生素和礦物質）、輔食期飲食模式、特定食物（谷物、豆類和堅果、蔬菜和水果、肉類、乳制品）、食品添加劑以及營養不良（營養不足或過剩）對嬰幼兒腸道菌群的影響。這些總結有助于我們理解飲食與腸道菌群發育之間的復雜互作，還可能為未來設計和實施個性化輔食喂養提供理論依據。

圖1 輔食期飲食因素對嬰幼兒腸道菌群的影響

Results and discussion

膳食營養素

不可消化碳水化合物攝入的增加可能是斷奶期間腸道微生物多樣化的驅動因素之一。早期占主導地位的變形菌門和放線菌門會被厚壁菌門和擬桿菌門取代。在科和屬水平，奇異菌屬（Atopobium）、梭菌屬（Clostridium）、阿克曼氏菌屬（Akkermansia）、擬桿菌屬（Bacteroides）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）和瘤胃球菌屬（Ruminococcus）的相對豐度增加。過量攝入可消化碳水化合物（如葡萄糖、果糖、蔗糖等）與腸道菌群功能的有害變化有關。肉類、乳制品和植物來源的蛋白質對嬰幼兒腸道菌群的影響各不相同。肉類增加腸道菌群的α-多樣性以及腸道中瘤胃球菌屬、羅氏菌屬（Roseburia）和梭菌XIVa亞群的相對豐度；乳制品與腸道菌群物種豐富度、多樣性以及厚壁菌門相對豐度呈負相關，但與丹毒莢膜菌屬（Erysipelatoclostridium）和厚壁菌門/擬桿菌門比例呈正相關；植物蛋白攝入與毛螺菌屬（Lachnospira）相對豐度呈正相關。大豆、豆類和堅果攝入與解木聚糖擬桿菌（Bacteroides xylanisolvens）的相對豐度呈正相關。輔食期嬰幼兒脂肪攝入量顯著增加，但是過量的飽和脂肪攝入可能對健康有害，并可能通過增加脂多糖（LPS）和氧化三甲胺（TMAO），減少短鏈脂肪酸（SCFA）來改變腸道菌群。相反，不飽和脂肪不會改變微生物群，還可能通過促進SCFA的產生來改善微生物群。

圖2 膳食營養素對嬰幼兒腸道菌群的影響

輔食期飲食模式

非洲和南美洲嬰幼兒的腸道微生物群與美國和歐洲的嬰幼兒不同。前者的腸道微生物群更豐富，放線菌門和擬桿菌門相對豐度較高，豐富的復雜碳水化合物攝入也增加其腸道中幾種專門降解淀粉的細菌類群，如普雷沃氏菌屬（Prevotella）、Xylanibacter屬和密螺旋體屬（Treponema）的相對豐度；而后者由于低纖維但高熱量的飲食，厚壁菌門和變形菌門豐度較高。這些差異與飲食模式有關，非洲和南美洲的嬰幼兒多食用谷物、豆類和蔬菜（富含淀粉、纖維和植物多糖），而美國和歐洲嬰幼兒的飲食則富含高動物蛋白、糖、脂肪且纖維攝入量低。此外，研究還發現毛螺菌科、瘤胃球菌屬和擬桿菌屬的相對豐度與未加工食品呈正相關，而經黏液真桿菌屬（Blautia）和梭菌屬則與加工食品呈正相關。

圖3 不同生活方式和飲食模式的嬰幼兒腸道菌群組成和功能的差異

特定食物和營養不良（不足或過剩）

特定食物攝入可以選擇性地影響菌群及其代謝途徑。例如，蘋果/梨攝入與活潑瘤胃球菌（Ruminococcusgnavus）相對豐度呈負相關，但柑橘類水果的攝入與任何類群之間無顯著關聯。營養不良可能源于食物缺乏或喂養不當。營養不良的幼兒腸道菌群組成與健康兒童顯著不同，通常表現為低多樣性，擬桿菌門（擬桿菌科）和厚壁菌門（優桿菌科Eubacteriaceae、毛螺菌科和瘤胃球菌科、普拉梭菌Faecalibacterium prausnitzii、瘤胃球菌屬和Dorea屬）相對豐度減少，變形菌門豐度顯著增加，包括病原菌（如克雷伯氏菌屬Klebsiella、埃希氏菌屬Escherichia、志賀氏菌屬Shigella和鏈球菌屬Streptococcus）的相對豐度增加。營養不良兒童的腸道菌群功能上也不成熟，其碳水化合物和氨基酸代謝途徑、維生素B和核苷酸生物合成途徑受到破壞。除營養不良外，營養過剩也是一個日益嚴重的全球健康問題。輔食中過多的蛋白質和能量以及斷奶期間不遵守喂養指南可能與嬰幼兒的營養過剩有關。研究表明，與成人相似，幼兒腸道中的厚壁菌門/擬桿菌門比值與肥胖呈正相關。一些特定的腸道微生物與超重/肥胖有關，擬桿菌門中的副擬桿菌屬（Parabacteroides）和消化鏈球菌科（Peptostreptococcaceae）中的未分類屬與超重/肥胖呈負相關，而厚壁菌門中的Dorea屬、瘤胃球菌屬和梭菌屬與超重/肥胖呈正相關。

Conclusion

總體而言，在輔食喂養期間，腸道菌群的健康發育需要適量的谷物、蔬菜、水果、肉類、魚類、雞蛋、豆類和乳制品。此外，應保持飲食多樣性，以確保腸道微生物群的多樣性。在某些情況下，嬰幼兒可能需要膳食補充劑（維生素和礦物質），但應注意過量攝入可能帶來的不良影響，如鐵對腸道的影響。過量攝入可消化的糖類或飽和脂肪與腸道菌群功能的有害變化相關。因此，建議增加全谷物的比例，適當攝入飽和脂肪，并選擇添加一定量的不飽和脂肪。此外，建議盡量少攝入含有添加糖、甜味劑或乳化劑的嬰幼兒加工輔食（CPCFs）。這篇綜述總結了來自營養干預試驗的現有證據，探討嬰幼兒期飲食對腸道菌群發育的影響，提出通過膳食干預在嬰幼兒期進行合理調控，可能為預防兒童或成年期特定疾病提供干預窗口。

第一作者簡介

汪姝敏，江南大學食品科學與工程專業博士研究生。主要研究方向為嬰幼兒飲食對腸道菌群的影響及其生理意義。目前以第一作者身份在Critical Reviews in Food Science and Nutrition，Advance in Nutrition，Food Science and Human Wellness及Journal of Dairy Science等雜志發表論文5 篇。

通信作者簡介

翟齊嘯，江南大學食品學院副院長、教授。主要從事益生菌理論與技術、腸道微生物功能挖掘及腸道菌群與功能食品相關研究，國家杰出青年基金獲得者，入選農業農村部農業科研杰出人才，江蘇特聘教授，聯合國糧農組織（FAO）食品安全技術咨詢專家，美國微生物學會中國青年大使。近年來以第一作者或通信作者在Cell Host & Microbe、Cell Genomics、Microbiome等國際知名學術期刊發表SCI科研論文140余篇，獲中國授權專利60 項，國際授權專利9 項。負責主持包括國家自然科學基金聯合基金重點、青年、面上，國家十四五重點研發計劃課題等科研項目15 項，榮獲國家技術發明獎二等獎、中國專利獎金獎等國家與省部級獎勵5 項。擔任中國食品科學技術學會益生菌分會副秘書長、常務委員，江蘇省青年科技工作者協會理事，《Food Science and Human Wellness》副主編，《Engineering》和《中國食品學報》青年編委等職務。

Diet mediates the gut microbiome composition and assembly processes in infant and toddler populations

Shumin Wanga,b, Leilei Yua,b, Fengwei Tiana,b, Wei Chena,b,c, Qixiao Zhaia,b,*

a State Key Laboratory of Food Science and Resources, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

b School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

c National Engineering Research Center for Functional Food, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

*Corresponding author.

Abstract

Infancy and toddlerhood are critical phases of life, as the gut microbiota is established here, which influences current and future health. During this period, the microbiota was relatively less stable and highly responsive to environmental factors. Therefore, it is important to understand how dietary factors affect this complex stage of microbial assembly. The effect of feeding practices (breast milk/formula) on microbial colonization in early infancy has been actively studied; however, studies on the effect of diet on the gut microbiota during the complementary feeding period are sparse. The introduction of complementary foods provides abundant new dietary compounds for the gut microbiota, which induces a shift in gut microbiota and metabolism from milk-adapted toward a more mature and diverse adult-like community. Herein, we discuss the impact of dietary nutrients (carbohydrates, proteins, fats, vitamins, and minerals) on microbiome of infants and toddlers. Furthermore, this review summarizes the effects of complementary feeding patterns, specific foods (such as cereals; legumes and nuts; vegetables and fruits; meats; dairy products), food additives, and malnutrition (undernutrition or overnutrition) on gut microbiota of this populations. These findings might deepen our comprehension of the complex interactions between diets and the development and establishment of the gut microbiota. This may facilitate the tailoring of interventions aimed at promoting beneficial modifications within the gut microbial community. Furthermore, the insights gained could inform the design and implementation of safe and efficacious complementary feeding practices.

Reference:

WANG S M, YU L L, TIAN F W, et al. Diet mediates the gut microbiome composition and assembly processes in infant and toddler populations[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(5): 9250252. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250252.

本文編譯內容由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意