FSHW | 饮食如何塑造婴幼儿的肠道菌群|丰度|婴幼儿|微生物|肠道菌群|脂肪|营养素

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Introduction

婴幼儿期是肠道菌群建立的关键时期，在此期间，肠道菌群不稳定，且对外界因素高度敏感。探究早期喂养方式（母乳/奶粉）对肠道微生物影响的研究较多，但关于辅食期饮食对肠道菌群影响的研究仍然有限。辅食的添加为肠道菌群提供了更丰富的底物，这不仅促进了菌群从奶类适应向更加成熟和多样化的成人样群落过渡，还可能对微生物组的功能产生影响。这篇综述基于队列研究数据探讨了膳食营养素（碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质）、辅食期饮食模式、特定食物（谷物、豆类和坚果、蔬菜和水果、肉类、乳制品）、食品添加剂以及营养不良（营养不足或过剩）对婴幼儿肠道菌群的影响。这些总结有助于我们理解饮食与肠道菌群发育之间的复杂互作，还可能为未来设计和实施个性化辅食喂养提供理论依据。

图1 辅食期饮食因素对婴幼儿肠道菌群的影响

Results and discussion

膳食营养素

不可消化碳水化合物摄入的增加可能是断奶期间肠道微生物多样化的驱动因素之一。早期占主导地位的变形菌门和放线菌门会被厚壁菌门和拟杆菌门取代。在科和属水平，奇异菌属（Atopobium）、梭菌属（Clostridium）、阿克曼氏菌属（Akkermansia）、拟杆菌属（Bacteroides）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）和瘤胃球菌属（Ruminococcus）的相对丰度增加。过量摄入可消化碳水化合物（如葡萄糖、果糖、蔗糖等）与肠道菌群功能的有害变化有关。肉类、乳制品和植物来源的蛋白质对婴幼儿肠道菌群的影响各不相同。肉类增加肠道菌群的α-多样性以及肠道中瘤胃球菌属、罗氏菌属（Roseburia）和梭菌XIVa亚群的相对丰度；乳制品与肠道菌群物种丰富度、多样性以及厚壁菌门相对丰度呈负相关，但与丹毒荚膜菌属（Erysipelatoclostridium）和厚壁菌门/拟杆菌门比例呈正相关；植物蛋白摄入与毛螺菌属（Lachnospira）相对丰度呈正相关。大豆、豆类和坚果摄入与解木聚糖拟杆菌（Bacteroides xylanisolvens）的相对丰度呈正相关。辅食期婴幼儿脂肪摄入量显著增加，但是过量的饱和脂肪摄入可能对健康有害，并可能通过增加脂多糖（LPS）和氧化三甲胺（TMAO），减少短链脂肪酸（SCFA）来改变肠道菌群。相反，不饱和脂肪不会改变微生物群，还可能通过促进SCFA的产生来改善微生物群。

图2 膳食营养素对婴幼儿肠道菌群的影响

辅食期饮食模式

非洲和南美洲婴幼儿的肠道微生物群与美国和欧洲的婴幼儿不同。前者的肠道微生物群更丰富，放线菌门和拟杆菌门相对丰度较高，丰富的复杂碳水化合物摄入也增加其肠道中几种专门降解淀粉的细菌类群，如普雷沃氏菌属（Prevotella）、Xylanibacter属和密螺旋体属（Treponema）的相对丰度；而后者由于低纤维但高热量的饮食，厚壁菌门和变形菌门丰度较高。这些差异与饮食模式有关，非洲和南美洲的婴幼儿多食用谷物、豆类和蔬菜（富含淀粉、纤维和植物多糖），而美国和欧洲婴幼儿的饮食则富含高动物蛋白、糖、脂肪且纤维摄入量低。此外，研究还发现毛螺菌科、瘤胃球菌属和拟杆菌属的相对丰度与未加工食品呈正相关，而经黏液真杆菌属（Blautia）和梭菌属则与加工食品呈正相关。

图3 不同生活方式和饮食模式的婴幼儿肠道菌群组成和功能的差异

特定食物和营养不良（不足或过剩）

特定食物摄入可以选择性地影响菌群及其代谢途径。例如，苹果/梨摄入与活泼瘤胃球菌（Ruminococcusgnavus）相对丰度呈负相关，但柑橘类水果的摄入与任何类群之间无显著关联。营养不良可能源于食物缺乏或喂养不当。营养不良的幼儿肠道菌群组成与健康儿童显著不同，通常表现为低多样性，拟杆菌门（拟杆菌科）和厚壁菌门（优杆菌科Eubacteriaceae、毛螺菌科和瘤胃球菌科、普拉梭菌Faecalibacterium prausnitzii、瘤胃球菌属和Dorea属）相对丰度减少，变形菌门丰度显著增加，包括病原菌（如克雷伯氏菌属Klebsiella、埃希氏菌属Escherichia、志贺氏菌属Shigella和链球菌属Streptococcus）的相对丰度增加。营养不良儿童的肠道菌群功能上也不成熟，其碳水化合物和氨基酸代谢途径、维生素B和核苷酸生物合成途径受到破坏。除营养不良外，营养过剩也是一个日益严重的全球健康问题。辅食中过多的蛋白质和能量以及断奶期间不遵守喂养指南可能与婴幼儿的营养过剩有关。研究表明，与成人相似，幼儿肠道中的厚壁菌门/拟杆菌门比值与肥胖呈正相关。一些特定的肠道微生物与超重/肥胖有关，拟杆菌门中的副拟杆菌属（Parabacteroides）和消化链球菌科（Peptostreptococcaceae）中的未分类属与超重/肥胖呈负相关，而厚壁菌门中的Dorea属、瘤胃球菌属和梭菌属与超重/肥胖呈正相关。

Conclusion

总体而言，在辅食喂养期间，肠道菌群的健康发育需要适量的谷物、蔬菜、水果、肉类、鱼类、鸡蛋、豆类和乳制品。此外，应保持饮食多样性，以确保肠道微生物群的多样性。在某些情况下，婴幼儿可能需要膳食补充剂（维生素和矿物质），但应注意过量摄入可能带来的不良影响，如铁对肠道的影响。过量摄入可消化的糖类或饱和脂肪与肠道菌群功能的有害变化相关。因此，建议增加全谷物的比例，适当摄入饱和脂肪，并选择添加一定量的不饱和脂肪。此外，建议尽量少摄入含有添加糖、甜味剂或乳化剂的婴幼儿加工辅食（CPCFs）。这篇综述总结了来自营养干预试验的现有证据，探讨婴幼儿期饮食对肠道菌群发育的影响，提出通过膳食干预在婴幼儿期进行合理调控，可能为预防儿童或成年期特定疾病提供干预窗口。

第一作者简介

汪姝敏，江南大学食品科学与工程专业博士研究生。主要研究方向为婴幼儿饮食对肠道菌群的影响及其生理意义。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等杂志发表论文5 篇。

通信作者简介

翟齐啸，江南大学食品学院副院长、教授。主要从事益生菌理论与技术、肠道微生物功能挖掘及肠道菌群与功能食品相关研究，国家杰出青年基金获得者，入选农业农村部农业科研杰出人才，江苏特聘教授，联合国粮农组织（FAO）食品安全技术咨询专家，美国微生物学会中国青年大使。近年来以第一作者或通信作者在Cell Host & Microbe、Cell Genomics、Microbiome等国际知名学术期刊发表SCI科研论文140余篇，获中国授权专利60 项，国际授权专利9 项。负责主持包括国家自然科学基金联合基金重点、青年、面上，国家十四五重点研发计划课题等科研项目15 项，荣获国家技术发明奖二等奖、中国专利奖金奖等国家与省部级奖励5 项。担任中国食品科学技术学会益生菌分会副秘书长、常务委员，江苏省青年科技工作者协会理事，《Food Science and Human Wellness》副主编，《Engineering》和《中国食品学报》青年编委等职务。

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.