微生态制剂在儿科的临床应用 PPT课件.ppt
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1、小儿腹泻病研究进展-微生态制剂应用南京医科大学附属南京医院南京医科大学附属南京医院 提纲提纲肠道微生态系统:微生物器官肠道微生态系统:微生物器官婴幼儿肠道微生物系统特点婴幼儿肠道微生物系统特点肠道微生物群与肠道免疫的作用肠道微生物群与肠道免疫的作用肠道微生物群与免疫耐受肠道微生物群与免疫耐受微生态制剂的分类微生态制剂的分类理论上益生菌作用机制理论上益生菌作用机制微生态制剂的临床应用微生态制剂的临床应用选择益生菌标准及存在的问题选择益生菌标准及存在的问题益生菌治疗和预防腹泻存在的误区益生菌治疗和预防腹泻存在的误区益生菌的安全性益生菌的安全性肠道菌群:一个平衡的生态系统肠道菌群:一个平衡的生态系统
2、MouthStomachDuodenumJejunumIleumLargeintestineAnusLactobacilli 1-100/gLactobacilli 1x102/gStreptococci 1x104/gLactobacilliStreptococciEnterobacteriaBifidobacteriaYeasts1x105/g1x106/gBifidobacteriaLactobacilliStreptococciBacteroidesEnterobacteria1x105/g1x108/gBacteroidesEubacteriaBifidobacteriaAnaero
3、bic cocciClostridiaLactobacilliEnterobacteriaStreptococci1x1010/g1x1011/g微生态制剂作用的理论基础微生态制剂作用的理论基础肠道菌群的基因序列分型肠道菌群的基因序列分型依据依据16S rDNA序列分析结果分为序列分析结果分为7个菌门(个菌门(phyla):):厚壁菌门厚壁菌门(Firmicutes)(65%-79.4%)拟杆菌门拟杆菌门(Bacteroidetes)(16.9%-32%)放线菌门放线菌门(Actinobacteria)(2.5%)变形菌门变形菌门(Proteobacteria 或Phylum Proteoba
4、cteria)(1.0%)梭杆菌门梭杆菌门(Fusobacteria)(0.1%)疣微球菌门疣微球菌门(Verrucomicrobia)(0.1%)蓝细菌门蓝细菌门(Cyanobacteria)(0.1%)厚壁菌门厚壁菌门 拟杆菌门拟杆菌门 变形菌门变形菌门 柔膜細菌目柔膜細菌目 乳杆菌科乳杆菌科Bacterial 16S rRNA gene sequences from the intestinal microbiota of animals The majority of intestinal bacteria belong to Firmicutes,particularly clust
5、ers XIVa and IV that comprise gram positive anaerobes with low GC%(extremely oxygen sensitive,EOS),essentially uncultivable,and to Bacteroidetes(gram negative anaeobes)Dethlefsen,L,et al.Nature 2007;449(6245):811818.Bacterial phyla identified in the human gut microbiotaPetersonDA,etal.Cell Host Micr
6、obe.2008;3(6):417427.各细菌门类介绍各细菌门类介绍厚壁菌门厚壁菌门 芽孢杆菌属芽孢杆菌属(Bacillus),李斯特氏菌属李斯特氏菌属(Listeria),葡萄球菌属葡萄球菌属(Staphylococcus),肠球菌属肠球菌属(Enterococcus),乳杆菌属乳杆菌属(Lactobacillus),乳球菌属乳球菌属(Lactococcus),明串珠菌属明串珠菌属(Leuconostoc),链球菌属链球菌属(Streptococcus),梭菌属梭菌属(Clostridium)和和优杆菌属优杆菌属(Eubacterium)。多数为多数为G+放线菌门放线菌门 G+双歧杆菌属双
7、歧杆菌属(Bifidobacterium)微球菌属微球菌属(Micrococcus)变形菌门变形菌门 G-埃希氏菌属、沙门氏菌属、克雷伯氏菌属、志贺氏菌属、埃希氏菌属、沙门氏菌属、克雷伯氏菌属、志贺氏菌属、结肠耶尔森菌属、假单胞菌属、弧菌属结肠耶尔森菌属、假单胞菌属、弧菌属梭杆菌门梭杆菌门 G-梭杆菌属梭杆菌属(Fusobacterium)疣微球菌门疣微球菌门疣微菌属疣微菌属(Verrucomicrobium)和)和突柄杆菌属突柄杆菌属(Prosthecobacter)蓝细菌门蓝细菌门(旧名蓝藻或蓝绿藻旧名蓝藻或蓝绿藻)拟杆菌门拟杆菌门拟杆菌属拟杆菌属(Bacteroides)、)、黄杆菌纲黄
8、杆菌纲肠道正常微生物群构成概念概念:n原籍菌原籍菌(常住菌常住菌);n共生菌;共生菌;n外籍菌外籍菌(过路菌过路菌);环境菌群环境菌群 外籍菌群外籍菌群原籍菌原籍菌环境环境菌群菌群外籍外籍菌群菌群正常菌群正常菌群异常菌群异常菌群共生菌共生菌“微生物器官微生物器官”“一个新的人体生理学系统一个新的人体生理学系统”这个器官由种类和数量极其庞大的微生物群体组成彼此又相互联系与宿主细胞之间不断地进行信息交流消耗、存储和重新分布能量生理性地调控重要化学物质转化通过自我复制来维持和修复自身的稳定在宿主遗传性控制下,正常微生物群、免疫与营养构成的“微生态三角”的相互依赖、相互制约的关系 Bckhed F,L
9、ey RE,Sonnenburg JL,et al.Host-bacterial mutualism in the human intestineJ.Science,2005,307(5717):1915-1920.康白.正常微生物群是一个新的人体生理学系统.中国微生态学杂志,2003,15:(2):63-64.肠道菌群的生理功能肠道菌群的生理功能代谢与营养吸收胃肠免疫屏障生物拮抗作用抑癌作用肠道菌群生物化学屏障维持内环境稳定促进微生态平衡及保护宿主健康的作用促进微生态平衡及保护宿主健康的作用 肠道菌群定植肠道菌群定植及演替及演替 抗生素使用抗生素使用 宿主相关宿主相关因素因素 饮食饮食 疾病
10、疾病 微生物相微生物相关因素关因素外界环境外界环境肠道菌群处在不断的变化当中肠道菌群处在不断的变化当中婴儿肠道菌群的定值、演替和成熟对今后婴儿肠道菌群的定值、演替和成熟对今后小儿的健康发育有着极其重要的作用小儿的健康发育有着极其重要的作用0 到到 2 天天:刚出生的新生儿是无菌的。首先在肠道定刚出生的新生儿是无菌的。首先在肠道定 植的细菌是从母体的阴道、皮肤和尿道获得植的细菌是从母体的阴道、皮肤和尿道获得 主要类型主要类型:v 乳酸杆菌乳酸杆菌:嗜酸乳杆菌为主要类型嗜酸乳杆菌为主要类型 v 链球菌链球菌:非溶血性非溶血性v 肠道细菌肠道细菌:包括大肠杆菌在内的各种细菌包括大肠杆菌在内的各种细菌
11、 出生时的正常菌群出生时的正常菌群 肠道菌群的结构与喂养方式密切相关肠道菌群的结构与喂养方式密切相关 生后生后2天到断奶天到断奶7 days(log cfu/g)19 weeks(log cfu/g)7.33.57.57.87.45.18.37.5 4.9 8.19.79.06.68.79.89.0肠道菌群的结构与喂养方式肠道菌群的结构与喂养方式 影响婴儿肠道细菌的定植和影响婴儿肠道细菌的定植和演替因素演替因素 新生儿肠道新生儿肠道细菌定植是细菌定植是一很复杂的一很复杂的过程,依赖过程,依赖于外界环境于外界环境和饮食、微和饮食、微生物相关及生物相关及宿主相关因宿主相关因素的合力作素的合力作用用
12、 环境因素环境因素 生后首先接触的是产道和其周围环境的细菌。诸生后首先接触的是产道和其周围环境的细菌。诸如孕母产道的菌群组成、卫生条件、产科技术、如孕母产道的菌群组成、卫生条件、产科技术、分娩是阴道分娩还是剖宫产、细菌的区域分布等分娩是阴道分娩还是剖宫产、细菌的区域分布等因素都能影响定植到婴儿肠道的各种菌株的量和因素都能影响定植到婴儿肠道的各种菌株的量和频率。频率。发展中国家出生的婴儿在生后早期细菌接触和感发展中国家出生的婴儿在生后早期细菌接触和感染的频率与发达国家比较是有显著差别的染的频率与发达国家比较是有显著差别的在发达国家,产科病房和新生儿室的旨在尽可能在发达国家,产科病房和新生儿室的旨
13、在尽可能减少病原菌传播的产科卫生措施可能延迟了甚至减少病原菌传播的产科卫生措施可能延迟了甚至防止了某些菌群的成功定植防止了某些菌群的成功定植 饮食因素饮食因素 人乳是种族特异的,且是婴儿的标准营养品人乳是种族特异的,且是婴儿的标准营养品其中含有许多有益的成分如分泌型的免疫球蛋其中含有许多有益的成分如分泌型的免疫球蛋白白A(SIgA)、肽和非肽类激素、生长因子、蛋、肽和非肽类激素、生长因子、蛋白质和肽、脂肪、母乳脂膜部分和低聚糖,这白质和肽、脂肪、母乳脂膜部分和低聚糖,这些都由于存在复杂的质和量的差别些都由于存在复杂的质和量的差别 长期的流行病学研究证实的母乳喂养比配方乳长期的流行病学研究证实的
14、母乳喂养比配方乳喂养能更好地抵御胃肠道、呼吸道和泌尿道感喂养能更好地抵御胃肠道、呼吸道和泌尿道感染的原因染的原因母乳是新生儿肠粘膜免疫系统的一部分母乳是新生儿肠粘膜免疫系统的一部分 1.初乳中的初乳中的SIgA 2.母乳中的蛋白质的特殊构成母乳中的蛋白质的特殊构成3.乳铁蛋白乳铁蛋白4.人乳低聚糖(人乳低聚糖(human milk oligosaccharides,HMOS)初乳中含有初乳中含有1523g/L,成熟乳含有,成熟乳含有812g/L “母”与“子”黏膜免疫系统的完整性P.Brandtzaeg/Vaccine 21(2003)33823388.前提:母乳喂养!前提:母乳喂养!婴儿补充
15、益生菌或益生原婴儿补充益生菌或益生原1-配方乳喂养配方乳喂养2-母乳喂养母乳喂养3-配方乳喂养配方乳喂养+GOS/FOS4-母乳喂养母乳喂养+孕孕妇妇分娩前分娩前2周周分娩后分娩后2个月个月口服乳酸双歧口服乳酸双歧杆菌杆菌 微生物因素微生物因素 结肠细菌必须结肠细菌必须找到一个合适找到一个合适的肠道粘附牺的肠道粘附牺息之地并粘附息之地并粘附其上其上 微生物因素微生物因素专性厌氧菌是数量上占优势的胃肠道固专性厌氧菌是数量上占优势的胃肠道固有菌,与肠壁结合成层地堆积在粘膜上有菌,与肠壁结合成层地堆积在粘膜上皮上皮上与宿主细胞接触的微生物的表面必须尽与宿主细胞接触的微生物的表面必须尽可能与宿主抗原相
16、似才能避免引发免疫可能与宿主抗原相似才能避免引发免疫反应反应 微生物因素微生物因素要长久存留于肠道内,定植微生物必须能要长久存留于肠道内,定植微生物必须能够适应肠道的生理化学要求(如消化液的够适应肠道的生理化学要求(如消化液的冲刷、冲刷、pH值和氧化还原电位),并能成功值和氧化还原电位),并能成功地竞争过其他已经存在的和试图占领同一地竞争过其他已经存在的和试图占领同一肠道位点的生物群肠道位点的生物群微生物因素微生物因素微生物还需要充足的营养供给以支持其充分微生物还需要充足的营养供给以支持其充分发育和繁殖发育和繁殖新分裂的细菌取代从定植点被消化液、蠕动新分裂的细菌取代从定植点被消化液、蠕动波冲刷
17、的死去的细菌和与因上皮细胞更新而波冲刷的死去的细菌和与因上皮细胞更新而脱落的上皮细胞一起移去的细菌脱落的上皮细胞一起移去的细菌 宿主因素宿主因素 宿主相关的因素影响和决定微生物菌宿主相关的因素影响和决定微生物菌群在宿主胃肠道特定区域的定植群在宿主胃肠道特定区域的定植 年龄、性别、肠年龄、性别、肠道道pH值和氧化还值和氧化还原电位、内源性原电位、内源性的营养素的营养素各种生理功能如肾各种生理功能如肾上腺功能、肠蠕动上腺功能、肠蠕动(肠道动力肠道动力)、消化、消化酶的分泌、盐酸、酶的分泌、盐酸、胆汁和粘液宿主免胆汁和粘液宿主免疫机制、肠粘膜受疫机制、肠粘膜受体和应激体和应激小儿肠道微生态系统的特点
18、小儿肠道微生态系统的特点 新生儿出生前胃肠道是无菌肠道所定植的微生物全部来源于外界环境众多因素影响肠道菌群定植和演替肠道菌群稳定性非常脆弱 2岁才稳定接近于成人水平 分娩方式、喂养方式和饮食结构、生活习惯、分娩时的环境、早产、分娩方式、喂养方式和饮食结构、生活习惯、分娩时的环境、早产、卫生条件、产科技术、过敏、疾病以及抗生素的使用等卫生条件、产科技术、过敏、疾病以及抗生素的使用等婴幼儿肠道微生态系统演替婴幼儿肠道微生态系统演替 (Rautava,J.Ped.Gastroenterol Nutr,2004)肠道微生物群在肠道免疫发育成中肠道微生物群在肠道免疫发育成中的作用的作用肠道相关淋巴组织(
19、GALTs)是人体最大的免疫器官新生儿出生时免疫系统几乎没有发育新生儿肠道菌群的建立、定植和演替与出生时GALTs的活性较低,全身免疫系统短时间不成熟是一致的 1.分泌IgA的B型浆细胞:从出生时0,1月后显著增多到12月达峰值 2.无菌鼠的PP结发育程度低下肠道菌群通过“入侵”肠上皮细胞和M细胞,对GALTs的发育起着很重要的作用肠道菌群的演替变化与黏膜免疫和全身免疫系统的发育关联度极高Germ-free vs.Colonized GutA healthy flora is critical to train the immune system,and to maintaining GI b
20、arrier function,and survival GI Immunity in germ free rats表表-1-1 正常新生儿一个月期正常新生儿一个月期间间外周血数量外周血数量变变化化天数天数 例数例数 外周血外周血 阳性增加率(阳性增加率(%)IgIg-分泌分泌细细胞胞 IgAIgA IgMIgM IgGIgG 0 0 5 67 5 67 8 0 0 0 8 0 0 0 6 614 24 58 38 4614 24 58 38 46151521 15 67 33 4021 15 67 33 40222231 13 31 13 500 78 31 39500 78 31 39In
21、nate and Adaptive Immune Feedback Loops Cooperate to Regulate Bacterial Interactions with Mucosal Surfaces http:/ GALT对共生菌的低反应性主要是由共生菌自身的特点、IEC表面的特性及肠道粘膜固有层内免疫细胞的特点等三个方面的因素所决定。共生菌不能表达粘蛋白酶及黏附、定居和侵入因子IEC 表面缺少识别共生菌病原相关分子模式(PAMP)的Toll 样受体(TLR),如TLR2、TLR4、MD2 和CD14,因此不能有效地识别共生菌的PAMP。LP 内含有特殊的耐受性DC、巨噬细胞和调
22、节性T细胞,这些免疫细胞可以产生许多抗炎症的细胞因子,从而下调针对共生菌的固有炎症反应,维持了肠道内环境的稳定。肠道菌群的耐受肠道菌群的耐受 肠道菌群逃脱或改变肠道免疫反应(缺少肠道菌群逃脱或改变肠道免疫反应(缺少PAMPPAMP的的tolltoll样受样受体)体)宿主产生一些因子和酶类来修饰可能会引起典型炎症的肠宿主产生一些因子和酶类来修饰可能会引起典型炎症的肠道菌群成分,协助肠道菌群的耐受道菌群成分,协助肠道菌群的耐受 物理屏障耐受肠道菌群物理屏障耐受肠道菌群 肠上皮对原籍菌群肠上皮对原籍菌群“失明失明”“老朋友老朋友”学说学说“老朋友”:肠道微生物群和一些寄生虫被肠道先天性免疫系统识别为
23、无害先天性免疫系统对微生物如病毒、细菌、霉菌和寄生虫的识别是通过各种Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)来实现的TLR2识别寄生虫和TLR9识别乳酸杆菌等作为无害的“老朋友”,DC保持调控Treg的能力,而起到免疫调节作用在“老朋友”的诱导下,树突状调节细胞(DCreg)和Treg通过介导分泌IL-10和转移生长因子(transforming growth factor,TGF-)使“老朋友”免受宿主免疫系统的杀灭,而长期生存下来环境因素造成Treg活力下降,即发生免疫调节的失常“老朋友”发生改变,DCreg不可避免攻击自己,如,肠内容物和变应原等将与免疫系统发生
24、反应导致自身免疫性疾病、炎症性肠病、变态反应性疾病的发生 Rook GA,Brunet LR.Microbes,immunoregulation,and the gut.Gut,2005;54:31720 The complex web of gut microbiota contributions to host physiology http:/physrev.physiology.org/content/90/3/859肠道菌群,肠道菌群,调节调节T T细胞细胞,免疫反应免疫反应Toll-likereceptorok:LPSBifidobacteria,etc.T.Reg(Rautava
25、,J.Ped.Gastroenterol Nutr,2004)抗生素增加肠道致敏性?抗生素增加肠道致敏性?抗生素应用引起肠道微生物群发生改变菌群紊乱使得Treg减少导致免疫失调依据不同的遗传因素和Th1/Th2平衡的基础状态,若偏向Th1就会发生克罗恩病或自身免疫性疾病,若偏向Th2则发生过敏性疾病肠道大肠杆菌和艰难梭菌数量增加:1.乳酸杆菌和双歧杆菌等厌氧菌数量显著减少乳酸杆菌和双歧杆菌等厌氧菌数量显著减少2.大肠杆菌和艰难梭菌明显增加大肠杆菌和艰难梭菌明显增加BjorkstenB,SeppE,JulgeK,etal.Allergydevelopmentandtheintestinalmic
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