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第二节 儿童消化能力发展与营养
2岁后儿童消化食物的能力逐渐接近成人,但口腔的咀嚼能力极为有限;食物在胃内和胃液混合成粥样的食糜,胃壁细胞可分泌无活性的胃蛋白酶原,在胃液(盐酸)的作用下,胃蛋白酶原被激活,可水解食物中的蛋白质生成 、胨和多肽。 、胨、多肽进入小肠可被胰蛋白酶、弹性蛋白酶、胰蛋白酶E、麋蛋白酶等选择性地分解成氨基酸和2肽,并进一步由黏膜细胞分解的肽水解酶分解成游离氨基酸。胃对脂肪几乎没有消化作用。食物脂肪的消化主要在小肠内进行;在胆汁作用下,脂肪被乳化成细小的乳化微粒,小肠液中的脂肪酶将脂肪乳化微粒分解成甘油和脂肪酸。食物淀粉在口腔与唾液混合,部分被唾液淀粉酶分解成麦芽糖。由于食物在口腔停留时间短,这种水解作用有限。进入小肠的淀粉和麦芽糖,被胰液中的α-淀粉酶水解为麦芽糖和麦芽三糖(约占65%),以及含支链的异麦芽糖和由4~9个葡萄糖残基构成的α-临界糊精(约占35%),再进一步被小肠黏膜细胞分泌的α-葡萄糖苷酶(包括麦芽糖酶)分解为葡萄糖。肠黏膜细胞还含有蔗糖酶和乳糖酶等,将蔗糖和乳糖水解。儿童出生后消化蛋白质、脂肪和碳水化合物能力的获得,是一个逐渐成熟的过程。
一、消化酶的成熟与营养素的消化吸收
(一)蛋白质的消化吸收
1.蛋白酶的发育
胎儿中期已有产生胃酸和胃泌素的能力,但新生儿胃液多呈中性或弱酸性。胃蛋白酶(pepsin)由胃黏膜主细胞(gastric chief cell)分泌,胃蛋白酶的功能是将食物中的蛋白质分解为小的肽片段。胃蛋白酶的前体被称为胃蛋白酶原,需盐酸激活。胃蛋白酶可凝结乳类。胎儿34周时胃主细胞开始分泌胃蛋白酶,出生时活性低,3月龄时活性逐渐增强,到18月龄时达成人水平。蛋白质的消化主要靠胰蛋白酶完成,胰蛋白酶包括内肽酶(胰蛋白酶、糜蛋白酶及弹性蛋白酶)和外肽酶(羧基肽酶)。出生时胰蛋白酶活性较低,1周后增加,1月龄时达成人水平。胎儿期空肠和回肠黏膜细胞分泌的蛋白酶和氨基肽酶呈现明显的活性梯度,即远端活性较高。故新生儿消化蛋白质的能力较好。
2.蛋白质吸收
出生后数月内婴儿肠道屏障功能发育不成熟,小肠上皮细胞间存在间隙,渗透性高(图4-2-1)。有些蛋白质,如人乳中的免疫球蛋白可以通过小肠上皮细胞吞饮方式吸收,被婴儿利用;异体蛋白,如牛奶蛋白、鸡蛋白蛋白,以及毒素、微生物以及未完全分解的代谢产物也会以吞饮方式或通过上皮细胞间隙直接吸收,从而引起过敏或肠道感染。因此,小婴儿,特别是新生儿的蛋白质种类和数量应有一定限制。
图4-2-1 婴儿肠道屏障功能发育示意图
(二)脂肪的消化吸收
1.脂肪酶发育
胎儿从8~12周开始分泌胆汁,16周胰腺分泌胰脂酶。出生时,胆盐水平低,胃酸低;胰脂酶活性低,几乎无法测定,消化脂肪的能力较低。但新生儿能消化高脂肪含量的母乳提示新生儿具有胰腺外脂酶消化脂肪的能力,能够代偿低胰脂酶活性的生理状况。胃脂肪酶和人乳的胆盐刺激性脂肪酶,是婴儿早期消化脂肪的主要消化酶。
胎儿10周时胃底部已有胃脂肪酶。新生儿胃脂肪酶的作用不依赖胆盐和辅助因子,能抗胃酸和胃蛋白酶的降解作用,在低pH值环境下可水解胃内食物脂肪,有代偿一过性胆盐缺乏作用。脂解后的产物、脂肪酸和单甘油酯形成乳化混合物。这种胰腺外脂酶消化脂肪的能力对胰脂酶低的早产儿特别重要。6月龄婴儿胃酸达成人水平,6~9月龄婴儿脂肪酶和胆盐水平才达到可消化脂肪的水平。18月龄前婴儿脂肪吸收不成熟,2岁后达成人水平。
人乳含有胆盐刺激性脂肪酶(bile salt-stimulated lipase,BSSL),而牛乳中则没有。人乳中的BSSL在pH值较低的胃液(pH 3.5)中不被降解,在pH值较高的小肠环境(pH 7.0~8.0)内能被十二指肠中低浓度的胆盐激活。研究显示,早产儿采用加有人乳的配方喂养比单用配方喂养脂肪吸收更好。十二指肠中低浓度的胆盐有激活BSSL的功能,也有使BSSL不被胰蛋白酶、糜蛋白酶消化的作用。出生后数周内人乳中的BSSL可代偿不成熟的胰外分泌功能,使母乳中脂肪能很好地消化。
2.脂肪吸收
婴儿吸收脂肪的能力随年龄增加而提高,例如在33~34周的早产儿脂肪的吸收率为65%~75%;足月儿脂肪的吸收率为90%;6月龄婴儿脂肪的吸收率达95%以上。
(三)碳水化合物的消化吸收
1.双糖酶的发育
6月龄内的婴儿食物中的碳水化合物主要是乳糖和少量葡萄糖及多种低聚糖。其中的乳糖需经肠黏膜细胞分泌的双糖酶(乳糖酶)水解。双糖酶是肠道功能发育的标志。乳糖酶发育与胎龄有关,26~34周胎儿的乳糖酶活性是足月儿的30%,蔗糖酶和麦芽糖酶活性是足月儿的70%。8月龄胎儿肠蔗糖酶、麦芽糖酶的活性达最高(图4-2-2)。出生后肠乳糖酶维持较高活性,断乳后活性逐渐下降。如果儿童期进食乳类食物,可将肠乳糖酶活性维持在较高水平。
图4-2-2 胎儿期肠双糖酶的发育
2.淀粉酶的发育
婴儿出生时唾液腺淀粉酶和胰淀粉酶完全测不到。出生至3月龄内唾液腺淀粉酶活性低,3月龄后其活性逐渐增高,2岁达成人水平。婴儿出生后数月消化淀粉的能力较差,因6月龄左右胰腺才开始分泌胰淀粉酶,随淀粉酶的成熟消化淀粉的能力逐渐提高。新生儿小肠内α-淀粉酶活性低,几乎不能消化淀粉,但葡萄糖化酶含量较高,为成人的50%~100%,可使淀粉发酵变为短链脂肪酸,帮助淀粉消化。早期进食淀粉食物并不能激活淀粉酶活性,只增加淀粉酶分泌量,提示淀粉酶的成熟与进食无关。人乳含淀粉酶,进入婴儿消化道可不被分解,可帮助消化部分食物淀粉,代偿胰淀粉酶不足。在哺乳早期,100ml人乳中的淀粉酶1小时可消化20g淀粉。人们推断,母亲乳汁中的淀粉酶使婴儿可消化淀粉,以减少吸取母亲的能量和营养素。人乳中存在淀粉酶是进化过程的痕迹。
3.碳水化合物的吸收
胎儿17~20周时空肠和回肠黏膜细胞刷状缘具有功能较完好的钠依赖葡萄糖转运系统,故新生儿单糖吸收较好。当麦芽糖、乳糖、蔗糖与小肠黏膜细胞的刷状缘接触,即被水解为单糖(葡萄糖、半乳糖、果糖),然后被吸收后再经门静脉入血(图4-2-3)。营养不良、急性腹泻均可降低新生儿对葡萄糖的吸收能力,早产儿对葡萄糖的吸收和储存随年龄增长而增加。
图4-2-3 碳水化合物的吸收
二、儿童进食感知与技能发育
(一)与进食技能发育有关的感知觉发育
儿童进食技能学习需要感知觉和感知觉的反馈,涉及本体感受、触觉、压力觉、温度觉和味觉。
1.嗅觉发育
生活的环境——羊水的气味与妊娠期母亲食物类型影响胎儿嗅觉发育。生后婴儿通过鼻前庭嗅觉熟悉母亲气味,引导婴儿寻找乳头吸吮。乳汁的味觉刺激、温度、母亲的声音等可强化婴儿早期的学习。婴儿有嗅觉记忆,出生时已表现出对不同气味的反应,逐渐学习识别不同气味。
2.味觉的发育
羊水是胎儿体验味觉的第一个介质。胎儿吞咽的羊水中含各种物质,包括乳糖、乳酸、植酸、脂肪酸、磷脂、肌酸、尿素、尿酸、氨基酸、蛋白质和盐等。人乳喂养使婴儿获得各种味觉刺激。人乳可能是宫内味觉感受与生后固体食物气味的桥梁,其味道可能有 “引导、教育”后代 “安全”摄取食物的作用。婴儿早期味觉经历的变化(如羊水、人乳)对以后接受食物有特殊作用,可能让婴儿在断奶期更易于接受新的味道,使食物转变更为容易。婴儿配方奶味道恒定,是婴儿从未接触的食物味道,从人乳转变为婴儿配方奶则常常较为困难。
新生儿与生俱来喜欢甜味、不喜欢苦或酸味。新生儿对不同的苦味成分表现出不同的敏感度,这与传导苦味的神经成熟程度有关。新生儿对咸味的反应体现了中枢神经与周围神经的成熟。
2~7月龄婴儿可能存在味觉敏感期,是一种适应行为。敏感发育期接触味觉范围有助于建立持久的食物偏爱。
(二)儿童进食技能发育
1.口腔功能发育
(1)觅食反射:
胎儿28周出现觅食反射(rooting reflex),至4~6月龄消退,是婴儿出生时具有的一种最基本的进食动作,可用以评估舌前部的延伸功能。
(2)吸吮与吞咽:
胎儿14周开始吞咽,15~16周出现吸吮拇指,24周出现弱的吸吮反射,28周出现口腔吸-吞反射使少量羊水摄入;34~36周胎儿有稳定的吸吮(sucking)和吞咽(swallowing)。胎儿36周后吸吮与呼吸逐渐协调。吸吮动作发育成熟后才出现有效的吞咽动作。婴儿消化道解剖与功能的发育与出生后摄入纯乳汁营养相适应,如消化道面积相对大、肌层薄,口腔小、舌尖短(被舌系带固定)而舌体宽、无牙、颊脂肪垫、颊肌与唇肌发育好均有利于婴儿吸吮。新生儿具备的吸吮与吞咽功能主要是靠吞咽反射完成的。婴儿进食固体食物的能力,提示主动吞咽行为发育成熟。婴儿吸吮-吞咽功能的发育经历从出生时的反射动作到2~5月龄的有意识动作。
在获取食物的过程中,舌头形态逐渐发生变化。虽然吞咽是反射引起的,但开始舌尖抬高发生的反射是随意的,主要为舌体后部运动。舌体顶上腭,挤压食物到咽部。4~6月龄时舌体下降,舌的前部逐渐开始活动,可判别进食的部位,食物放在舌上可咬和吸,食物可达舌后部吞咽。当吸吮发育成熟后,出现舌体前部至后部的运动,为有效吞咽。
吸吮人乳时婴儿的嘴轻压乳头,舌、上腭对乳头的吸吮,使口腔产生70~170mmHg的负压吸吮力,乳汁被向后 “推”至咽部刺激吞咽。奶瓶喂养时婴儿吸吮奶嘴的压力低,易于吸出,婴儿通过颌和舌的前部挤压硬腭压出乳汁。足月儿吸10~30次停顿一次,吞咽∶呼吸∶吸吮以1∶1∶1的方式进行。喂养困难可见吸吮差,呼吸、吸吮、吞咽协调差。吸吮协调差表现出吸吮活动无节律;功能不全表现为异常颌和舌的活动所致的吸吮停顿。
2月龄左右的婴儿吸吮动作成熟;4月龄时婴儿吸、吞咽动作可分开,可随意吸、吞;婴儿5月龄时吸吮强,上唇可吸净勺内食物,从咬反射到有意识咬的动作出现;6月龄婴儿会有意识地张嘴接受勺及食物,嘴和舌协调完成进食,下唇活动较灵活,进食时常噘嘴,以吸吮动作从杯中饮水,常呛咳或舌伸出。8月龄婴儿常以上唇吸吮勺内食物。食物的口腔刺激、味觉、乳头感觉、饥饿感均可刺激吸吮的发育。让婴儿较早感受愉快的口腔刺激,如进食、咬东西、吃拇指等,有利于以后进食固体食物和食物的转换。
(3)咀嚼:
咀嚼是有节奏的咬运动、滚动、研磨的口腔协调运动,代表婴儿消化功能发育成熟。神经元的发育逐渐成熟和外界条件的刺激促进咀嚼(chewing)发育。消化过程中口腔段的咀嚼动作是婴儿食物转换所必需的技能。5月龄左右的婴儿出现上下咬的动作,表明婴儿咀嚼食物动作开始发育(与乳牙萌出无关)。6~7月龄婴儿可接受切细的软食;9~12月龄婴儿咀嚼各种煮软的蔬菜、切碎的肉类;婴儿1岁左右逐渐出现舌体上抬、卷裹食物团块,下颌运动使得食物团块在口腔内转动送到牙齿的切面,可磨咬纤维性食物并感觉食物性质;2岁左右幼儿舌体和喉下降到颈部,口腔增大,可控制下颌动作和舌向两侧的活动,随吞咽动作发育成熟,嘴唇可控制口腔内食物。咀嚼发育有赖于许多因素,“学习”是一重要成分。出生后6月龄左右是训练婴儿 “学习”咀嚼、吞咽的关键期。引进固体食物前,应有1~2月训练婴儿的咀嚼和吞咽行为的时期。若错过咀嚼、吞咽行为学习的关键期,儿童将表现不成熟的咀嚼和吞咽行为,如吃固体食物时常出现呛、吐出或含在口中不吞。有意训练7月龄左右婴儿咬嚼指状食物,从杯咂水,9月龄时学习用勺自喂,1岁学习用杯喝奶,均有利于儿童口腔发育成熟。不宜以乳牙萌出时间作为给婴儿进食固体食物的依据。
2.儿童早期食物接受
儿童食物接受类型是从其经历的食物刺激获得的。儿童对食物熟悉的程度决定儿童对食物的喜爱。
出生至3~4月龄婴儿对固体食物出现舌体抬高、舌向前吐出的挤压反射。婴儿最初的这种对固体食物的抵抗可被认为是一种适应性保护功能,其生理意义在于防止吞入不宜吞入的东西。婴儿早期对新食物的拒绝也是一种适应性保护功能。婴儿后期必须逐渐学习接受一些新的食物,才能成功地从奶制品为主的食物转变到成人固体食物。所有引入的食物对婴儿来说都是新的,可表现出拒绝或 “厌新”(misoneism)。如果婴儿有足够的机会(8~10次),在愉快的情况下去尝试新食物,婴儿会很快从拒绝到接受。抚养者的灰心、焦急或强迫的方法会对儿童接受新食物产生负面作用。
3.儿童对食物的偏爱
婴儿早期味觉发育与以后进食的偏爱行为密切相关。早期的经历使儿童具有判断某些食物可吃或不可吃的能力。4~5岁的儿童已有与成人相似的对食物恶好的倾向,包括拒绝不愉快的味道或有害的、非食物性的东西。儿童拒绝行为可预防儿童摄入某些对自己有害的食物。儿童,包括婴儿,往往出现连续几日选择某些食物的现象,可能是儿童体内一种自然的营养素平衡。成人应容许儿童广泛选择食物。经常变换食物,增加味觉的刺激,可使儿童熟悉、接受、习惯某些特殊的食物味道,减少儿童对某些熟悉的食物产生偏爱。应正面鼓励婴儿接受食物。强迫儿童接受某些有营养的、不太好吃的食物,儿童被迫或为获得奖励而吃,反而会使儿童不喜欢有营养的食物。
进食是一种社会性活动,社会、家庭的习惯可影响儿童对食物的喜恶。就餐时儿童与家人在一起,家庭成员的进食行为和对食物的反应可作为儿童的榜样。让婴儿后期经常与成人一起进餐,使婴儿有较多机会模仿成人的进食动作,从开始用手抓食物到学会使用勺子、筷子进食。
4.进食技能发育与神经心理发育的关系
(1)平衡运动动作发育:
婴儿竖颈、坐的平衡动作发育和手到口的精细动作的发育是进食行为发育必要的运动功能。当婴儿眼、手协调动作出现,如抓物到口,可训练婴儿学习自己进食。
(2)独立能力的培养:
自我进食学习过程不仅有益于眼、手、口协调动作,还可培养儿童独立能力,增强自信心。应允许婴儿尽早参与进食活动,如让6月龄左右婴儿自己扶奶瓶吃奶;7~9月龄时学习从杯中饮水,自己手拿饼干或面包吃;10~12月龄学习自己用勺;18月龄至2岁可独立进食。
(3)语言发育:
口腔运动发育与进食技能和语言发育有关,如有研究发现吸吮协调差与功能不全的婴儿以后可出现语言发育延迟;口腔控制的改善,如吃勺中食物时嘴唇关闭、可从杯中喝等口腔技能对产生闭口唇音(如 “p”“b”“m”)起积极作用。
三、肠道菌群与消化功能发育
人体结肠栖息着大约40属500多种细菌,每克肠内容物中可存活细菌的计数值约为10 12个集落形成单位,其中双歧杆菌属、拟杆菌属等专性厌氧菌占90%~99%,肠杆菌科、肠球菌属等兼性厌氧菌占1%~10%。肠道最常见厌氧菌为双歧杆菌,该菌占粪便细菌总数的95%以上。每克肠内容物含活菌>10 9,而大肠杆菌等需氧菌所占比例不足1%。双歧杆菌和乳酸杆菌属于乳酸菌,是肠道的有益菌,其中双歧杆菌是最重要的肠道有益菌。双歧杆菌等肠内有益菌的正常数量以及肠内有害菌受到抑制是维护肠内微生态平衡的前提。肠杆菌是条件致病菌或称中间菌,双歧杆菌拮抗、抑制其生长。
双歧杆菌等原籍菌(产乳酸)胞壁中的脂磷壁酸可特异性及可逆性黏附于肠上皮细胞受体,形成生物膜样结构,保护肠道内环境的稳定,还有营养争夺和空间位阻作用,构成肠道定植阻力,维持正常肠蠕动;合成各种维生素和生物酶使肠道有利于铁、维生素D、钙等吸收;菌体产生的氮有80%可被宿主利用。原籍菌(产乳酸)定植、繁殖后产生大量短链脂肪酸,参与肠道水电解质代谢,降低局部pH值和电位;激活肠道免疫系统(潘氏细胞),使淋巴细胞对抗原的敏感性增强;促进B细胞吞噬、细胞分化和增殖;具有免疫佐剂的作用;拮抗需氧菌增殖,预防新生儿坏死性小肠结肠炎。
婴儿出生时肠道无菌,几小时后细菌经口吞入或肛门进入,先是大量需氧菌(如大肠杆菌、肠球菌、葡萄球菌、假单胞菌属)繁殖消耗氧气,产生各种酸性产物,生后2小时出现双歧杆菌、拟杆菌等专性厌氧菌定植,7日达高峰,为新生儿的优势菌。婴儿肠道以革兰阳性杆菌占绝对优势,达95%~99.8%,其中95%以上为双歧杆菌。婴儿结肠的优势菌为双歧杆菌、乳酸杆菌、肠杆菌。人乳中较低的蛋白与磷酸盐含量,长链多不饱和脂肪酸以及β-乳糖、低聚糖等双歧因子经细菌酵解后的酸性产物均可降低结肠的pH值,有利于乳酸菌生长繁殖成为优势菌,抑制其他菌生长。此外,人乳中较高的SIgA和溶菌酶也抑制致病菌生长。人乳喂养婴儿肠道可形成相对简单的、双歧杆菌占绝对优势的肠道菌群;而婴儿配方奶喂养婴儿的肠道则会形成相对复杂的肠道菌群,双歧杆菌的含量和频率较低,但双歧杆菌仍为优势菌群。
(黎海芪)