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第一节 营 养 不 良
营养不良(malnutrition)通常指由于缺乏能量和(或)蛋白质引起的一种营养缺乏症,因为摄入不当,如母乳不足、配方奶冲调过稀、过早添加辅食或未及时添加辅食、长期以淀粉类食物喂养等原因所致,常见于3岁以下婴幼儿。疾病状态所致的消化吸收不良、需要量增加,也是常见营养不良的原因。年长儿的营养不良可以由于长期较严重的挑食、偏食、疾病等原因引起。在门诊就诊的营养不良个体中,还有一部分儿童是由于宫内营养不良造成的持续损害。
一、流行病学与危害
目前全球有超过十亿的人处于不同程度的营养不良,包括隐性的、无症状的营养失调。每年5岁以下死亡儿童中,50%以上是由于营养不良造成的。严重营养不良的儿童存活下来也会长期留有后遗症,包括生长迟缓和神经发育缺陷。营养不良的母亲更容易生育低出生体重的婴儿,从而导致营养不良母亲人群生育的婴儿营养不良发生率和死亡率均很高,这些婴儿在成年后患2型糖尿病、高血压、血脂异常、心血管疾病以及肥胖症的风险增高。宫内营养不良,也称胎儿生长受限(FGR)。是指出生体重低于同胎龄平均体重的第三百分位或两个标准差。引起宫内营养不良发生的因素很多,文献报道40%发生于正常妊娠,30%~40%发生于孕母有各种疾患及妊娠并发症从而导致胎儿生长受限,宫内营养不良患儿体重、身高和头围生长水平和生长速度明显低于正常同龄儿,生长过程中常有喂养困难,随年龄增长在学龄前期或学龄期出现注意力缺陷多动障碍及其他行为问题概率也比正常儿童大,成年后罹患代谢综合征,即2型糖尿病、心血管疾病、高血压等的可能性也明显高于正常儿童。联合国千年发展目标中有两项目标涉及人类营养:一是争取消除极度贫穷和饥饿;二是减少5岁以下儿童三分之二的死亡率。说明营养不良在全球仍是严重问题。
二、营养不良的诊断标准
根据WHO推荐,对于5岁以下儿童,营养不良的体格诊断指标有:年龄的体重(W/A)、年龄的身高(H/A)、身高的体重(W/H)。根据这三个指标来分营养不良类型,根据其低于正常的程度来分严重程度。
年龄的体重(W/A)<X-2SD(相当于P3)为低体重(underweight),W/A≤X-2SD~X-3SD为中度,W/A<X-3SD为重度;
年龄的身高(H/A)<X-2SD(相当于P3)为生长迟缓(stunting),H/A≤X-2SD~X-3SD为中度,H/A<X-3SD为重度;
身高的体重(W/H)<X-2SD(相当于P3)为消瘦(wasting),W/H≤X-2SD~X-3SD为中度,W/H<X-3SD为重度。
体格指标的异常需要结合病史、膳食评价、临床表现做出诊断,通常营养不良的诊断不一定依靠实验室检查。
营养不良的分型分度见表6-1。
表6-1 营养不良的分型与分度
三、营养物质的消化吸收与肠道菌群的关系
消化系统最重要的生理功能是对食物进行消化吸收。机体从外界所摄取的营养物质包括糖类、脂类、蛋白质、维生素、矿物质和水等。其中糖类、脂类和蛋白质主要是以大分子形式存在,不能被机体直接吸收利用,只有在消化道中被分解成为单糖、脂肪酸、氨基酸等,才能供机体吸收利用,为机体提供必需的营养素来源。人类通过食用动物性或植物性食物中的宏量营养素,即碳水化合物、脂肪和蛋白质来获取能量。由于儿童处在生长发育的快速阶段,因此能量需求相对成人大。但是,机体能量摄入过多或消耗太少,可以导致肥胖发生,反之则会引起营养不良。
许多抗生素都有刺激体重增长的作用,如大环内酯类抗生素、四环素和青霉等;不论营养不良小鼠模型或是严重的急性营养不良人群补充益生菌后,体重都可以明显增加。抗生素和益生菌的使用都能够使肠道菌群发生变化,从而影响肠道的微生态平衡,说明肠道菌群对于以体重反映的机体营养状态维持有重要的作用。大量的研究表明,肠道菌群控制的生物学功能似乎不仅涉及细菌参与能量利用,还参与了机体能量摄入和消耗的调节作用。
肠道菌群在儿童体内的定植是渐进的过程,随着其与外环境接触的增多,肠道菌的种类、数量逐渐接近成人。食物中碳水化合物的消化过程从口腔开始,小肠是碳水化合物消化吸收的主要场所。但是由于小肠中肠道菌群比较少,因此由肠道菌群参与的消化吸收主要发生在结肠。进入结肠的碳水化合物,有些是尚未消化和吸收的食物残渣,有些是黏蛋白及宿主的分泌物,其数量和类型主要取决于食物消化吸收的程度,这些物质都可以被微生物水解发酵,然后被机体利用。在那些没有提供足够富含碳水化合物的食物作为细菌群底物的活体内,黏蛋白和宿主的一些产物为肠道细菌提供了丰富的底物。细菌学研究表明,双歧杆菌、瘤胃球菌和一些其他的细菌在这些底物的降解过程中扮演了重要的角色。黏多糖如硫酸软骨素可以支持细菌的生长。不同细菌种别之间对糖类的分解代谢途径不同,其代谢终产物也不同。如己糖磷酸解酮酶反应仅存在于双歧杆菌中,在其他异性发酵的微生物中没有发现类似途径,在厌氧糖酵解生物中没有发现磷酸解酮酶的存在。大肠埃希菌利用乳糖诱导的酶用以运输乳糖,以及β-半乳糖苷酶用以将乳糖裂解为D-半乳糖和D-葡萄糖,D-半乳糖被磷酸化为半乳糖-1-磷酸并通过Leloir途径代谢产生果糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸最终通过EMP途径被利用,D-葡萄糖也是通过EMP途径代谢的。大肠埃希菌利用麦芽糖需要诱导出淀粉麦芽糖酶和麦芽糖糊精磷酸化酶,淀粉麦芽糖酶将麦芽糖水解为D-葡萄糖和麦芽糖糊精,麦芽糖糊精被麦芽糖糊精磷酸化酶转化为G-1-P,磷酸葡萄糖变位酶将G-1-P异构化为G-6-P,这两种产物经EMP途径被利用。多糖是不能直接消化的物质,多糖的消化与肠内菌群有关,经肠内细菌分泌的酶(包括α-糖苷酶、β-糖苷酶、半乳糖苷酶以及葡萄糖醛酸酶)的作用,使这些大分子物质变成小分子的葡萄糖后才能被吸收。约20%的食物淀粉不能被胰淀粉酶水解,这类淀粉成为抵抗性淀粉,这些不能被胰淀粉酶水解的淀粉被输送到回、结肠中被细菌酵解,酵解产物给菌群提供所需的能量和碳源,因而对菌群的组成和代谢活性影响较大。水解淀粉的酶叫淀粉酶,淀粉酶分为液化型淀粉酶和糖化型淀粉酶。液化型淀粉酶主要由放线菌、真菌、地衣芽孢杆菌等产生,该酶可将淀粉水解为麦芽糖和双糖等。糖化型淀粉酶主要由乳酸杆菌、双歧杆菌、链球菌、粪杆菌、梭状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等菌属产生,该酶可将淀粉分解为麦芽糖、葡萄糖。
膳食纤维的重要特征之一是不能在上消化道所消化吸收,而可以在大肠内被结肠的细菌发酵。哺乳动物体内没有分解纤维素的纤维素酶,某些能利用纤维素生长的细菌均具有纤维素酶,常见纤维素分解菌有黏细菌、梭状芽孢杆菌、产琥珀酸拟杆菌、丁酸弧菌以及反刍动物瘤胃中的一些分解纤维素的细菌。芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、栖瘤胃拟杆菌以及溶纤维拟杆菌等分解果胶,最后产物为半乳糖醛酸,半乳糖醛酸最后进入糖代谢途径被分解成挥发性脂肪酸(VFA)并释放能量。人类肠道区系中发现的一种G-厌氧菌多形拟杆菌,也能降解果胶和其他植物多糖。
食物蛋白质是分子结构复杂的有机物,不能直接被人体所利用,必须先经过消化分解,变成小分子的氨基酸和简单的肽才能吸收入血,供人体组织利用。肠道菌群可以分解存在于消化道的,不管是来自食物或是宿主本身组织的所有含氮化合物。日常食用蛋白质经胃、小肠蛋白水解酶消化后,一般不会进入大肠,而能进入大肠腔的主要是内源性蛋白(如:黏液素、肠道的消化酶、脱落的上皮)及少量逃过小肠消化酶的食物蛋白。肠道菌群对蛋白质的分解主要通过其产生的蛋白酶水解蛋白质分子内部的肽键,形成各种短肽。大肠腔中的细菌酶分解上述黏液素、肠道的消化酶、脱落的上皮及少量逃过小肠消化酶的食物蛋白为寡肽、小肽和自由氨基酸,并全部被细菌利用。变形杆菌、梭菌、芽孢杆菌、假单胞菌、脆弱类拟杆菌等是可以水解蛋白质的细菌。枯草杆菌以水解明胶和酪蛋白,是因为其含有明胶酶和酪蛋白酶,大肠埃希菌只能分解蛋白质的降解产物。肠道内容物分析表明,结肠中蛋白酶的活性较小肠中降低,有研究者认为与结肠中细菌的作用有关。有实验显示,无菌动物粪便中胰蛋白酶活性明显高于正常动物。还有人报道在使用抗生素的患者粪便标本中,胰蛋白酶活性明显高于对照组。粪便中不同细菌成分对蛋白质的分解作用不同,细菌细胞中蛋白酶的活性较高,当细胞溶解时,大量蛋白酶释放出来,会使结肠内对蛋白质的分解能力提高。肠道中大部分细菌都能够分解蛋白质,但有研究者发现,脆弱类拟杆菌是消化道中分解蛋白质的主要菌群,其次为梭菌、丙酸杆菌、肠球菌、芽孢杆菌和葡萄球菌。细菌分解氨基酸主要通过以下两个途径:脱羧基作用和脱氨作用。大肠埃希菌、粪链球菌、腐败性梭状芽孢杆菌、产气杆菌、变形杆菌等都有对氨基酸的脱羧作用,而乳酸杆菌、链球菌、葡萄糖球菌、假单胞菌等细菌一般没有这种作用。对氨基酸的脱羧基作用,是细菌的氨基酸代谢的最初反应。脱羧酶广泛分布于乳杆菌、双歧杆菌、类杆菌和梭菌等肠道细菌中。细菌胞内氨基酸脱羧酶催化氨基酸脱羧生成有机胺(包括:甲胺、乙胺、腐胺等)和CO 2,有机胺在胺氧化酶作用下生成醛,醛氧化为酸,提供能量和小分子化合物。消化道下端的氨来源于氨基酸的脱氨作用、尿素的分解和细菌细胞的自身溶解。细菌胞内的脱氨酶作用于氨基酸,产生氨、饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸、α-酮酸等。产生的肠内氨通过肠肝循环、尿素循环产生尿素,尿素一部分经泌尿系排出,一部分经肠肝循环再回到肠内,经肠内菌的尿素酶(肠内发酵乳酸杆菌、产气真杆菌、多酸类杆菌等均有强的尿素酶活性)作用产生氨,氨被肠内菌群当做氮源利用,肠内优势菌中的类杆菌、真杆菌、梭状芽孢杆菌、肠杆菌、链球菌等均能利用氨合成菌体蛋白质。另外产生的肠内氨还可以通过谷氨酸脱氢酶作用,生成谷氨酰胺,在氨基转换酶作用下生成非必需氨基酸的氨基,从而成为蛋白质的氨基酸源。细菌对氨基酸的脱氨作用的差别,取决于细菌的类型、氨基酸的种类和环境条件。脱氨作用的主要最终产物是氨、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸,ɑ-酮酸等。氨基酸的发酵产物有短链脂肪酸(SCFA)、氨、胺、酚和吲哚。大肠中的氨主要来自氨基酸的脱氨反应,许多研究已经证实,氨对人类健康不利,它可以影响细胞代谢和DNA的合成,缩短细胞寿命,加快上皮细胞更换,并增加细胞对对遗传损伤的易感性,机体中氨过多,可以导致肝性脑病,而人体肠道中的细菌大部分都有产生胺的能力,如梭菌、拟杆菌、乳杆菌、链球菌和肠杆菌等;由于这些细菌的活动,有多种多样的胺通过不同代谢途径在结肠内产生,其中,大肠内氨基酸的脱羧可能是产胺的最重要途径。患胃肠炎的儿童粪便,酪胺与苯乙胺的浓度明显增高,人工喂养儿粪便中的酪胺浓度较母乳喂养儿高。酚类和吲哚类化合物也是对人体健康不利的化合物,结肠内多种细菌,如拟杆菌、乳杆菌、梭菌等,都能发酵酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸,形成多种多样的酚类和吲哚类化合物。
肠道内微生物可直接作用于食物脂质和内源性脂类,或间接改变胆固醇及其主要衍生物胆盐的代谢,肠道菌群还参加脂类代谢。胆囊所分泌的胆酸盐也经历菌群的多种作用,其代谢物是可再吸收的。结肠内多数细菌能产生胆汁酸代谢酶,以类杆菌属、双歧杆菌属和梭状芽孢杆菌属的酶活性最强,而只有在微生物酶的作用下,结合型胆汁酸才能分解。正常人胆汁酸的细菌代谢只出现于回肠下段和盲肠中,当肠内容物运送到横结肠时,胆汁酸已被细菌代谢完毕。肠道微生物在胆红素代谢中起了重要作用,胆红素代谢过程中,每一步都涉及特异性的酶和特异功能的蛋白质,如β-葡萄糖醛酸酶,只有少量由机体本身产生,绝大多数是由肠道微生物产生,它可以使结合胆红素脱去葡萄糖醛酸,这是胆红素代谢的重要环节。未被吸收的食物胆固醇在肠道被细菌还原为粪固醇排出体外,转化胆固醇的微生物是一类严格厌氧、革兰阳性、无芽孢球杆菌。无菌大鼠不论肝脏或血清内的胆固醇水平,均较普通大鼠要高,是因为没有肠道微生物降解胆固醇的途径。
短链脂肪酸(short chain fatty acid,SCFA),主要包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸和延胡索酸等,是肠道细菌对肠道蛋白质分解代谢和碳水化合物发酵的主要产物,其中乙酸、丙酸、丁酸在肠道中含量最高,是肠道中主要的SCFA。SCFA对机体的作用有:①给宿主提供能量,给肠道上皮细胞提供营养,其中丁酸供能>丙酸供能>乙酸供能,丁酸对结肠上皮细胞提供营养有很大的意义;②酸化结肠,从而抑制PH酸敏感性致病菌的生长;③促进细胞代谢和生长,为细胞生长提供能量,同时丙酸可以降低胆固醇水平,促进肠细胞增殖分化,乙酸是外周血中的主要脂肪酸;④增加组蛋白乙酰化;⑤影响基因表达。结肠中的细菌种类对短链脂肪酸的产生类型和数量有很大影响。如结肠内淀粉增加时,粪便样品中的水解淀粉的细菌在厌氧细菌总数中的比例增加,产生的丁酸浓度增加,而且在短链脂肪酸中的比例也增加。
在孟加拉有研究者进行的人群观察发现,健康儿童和营养不良儿童肠道菌群不同,营养不良儿童肠道菌群多样性减低,变形杆菌的比例增高。将恶性营养不良儿童肠道菌群移植到无菌鼠体内后发现,无菌鼠出现严重的体重下降。
由上看出,肠道菌群在能量代谢、宏量营养素的消化吸收上有重要作用,一旦肠道菌群平衡发生紊乱,能量和宏量营养素的消化吸收将受到影响,出现营养失调,造成营养不良。
四、营养不良的免疫功能和免疫反应与肠道菌群的关系
肠内外感染与营养缺乏之间的联系一直受到重视,反过来营养不良也会增加感染的风险,因为营养不良可以导致机体许多功能发生障碍。其中,对免疫功能的影响与营养不良常常并发感染相关。儿童营养素的缺乏及特定微量元素缺乏,尤其是锌、硒、铁和维生素的缺乏,在临床上可以导致严重的免疫缺陷和感染。在妊娠期、新生儿期直至断奶期的营养缺乏更会破坏正常免疫系统的发育和分化。营养不良的儿童中,感染会逐渐变得频繁,甚至变为慢性病程。近来遗传机制的识别展现出胃肠道免疫应答的临床路径。新的研究发现,免疫耐受的发生、炎症的控制和正常黏膜菌群的免疫应答都与特定的免疫机制有关。在细胞因子调节的水平,营养素充当抗氧化剂和辅酶因子。蛋白-热能营养不良和锌的缺乏会激活下丘脑-垂体-肾上腺轴。循环中的糖皮质激素水平升高可以引起胸腺萎缩并影响造血系统的造血功能。长期营养不良和缺乏微量元素将危害细胞的免疫应答,而且会影响免疫细胞的抗原提呈。如果长期营养不良合并感染,则进一步削弱免疫应答反应,造成免疫细胞数量的变异和炎性介质的广泛增加。由于出生时免疫系统尚不成熟,故儿童期的营养不良可能对机体健康状况存在远期效应。
营养与免疫反应的关系还表现在许多方面,如内分泌信号或免疫细胞对营养价值的直接感知。瘦素信号就是这些复杂关系中的一个例子。瘦素作为一种新发现的免疫调节因子,在营养过剩和营养不良的炎症反应中均有复杂的作用机制。瘦素可调节食欲,是一个多效性的细胞因子,可维持胸腺的输出和多孔性,以及促进TH1的主导地位(超过TH2细胞),而抑制调节性T淋巴细胞(Treg)的增殖;低水平瘦素可以解释细胞免疫降低与周期性的营养匮乏的关系;瘦素也影响免疫细胞,促进中性粒细胞活化和迁移,激活单核细胞和巨噬细胞。对缺乏瘦素受体小鼠的实验表明,肠道上皮细胞暴露内阿米巴溶组织中需要瘦素信号去预防发生严重疾病。将缺乏有功能瘦素受体的小鼠与同窝出生正常鼠比较发现,瘦素可控制感染的传播,防止严重炎症破坏肠道。目前的研究已扩展到在小鼠中设计人的某些受体的突变,如瘦素受体突变(Tyr1138Ser和Tyr985Leu,它们都可以干扰信号传递)。这些突变小鼠更易受到大肠阿米巴的感染。无菌小鼠中血清瘦素水平也显著减少。此外,肥胖、瘦素缺乏的小鼠中,肠道菌落类别和遗传内容上有显著差异。瘦素受体缺乏和大肠阿米巴发病机制提供了肠道内分泌和免疫系统有交集的信息,提示在肠道感染和肠道微生物生态间存在必然的联系。
肠道菌群作为一个抵挡肠道病原菌入侵的屏障,可以因营养不良而破坏,也可能受到免疫反应的干扰。肠道菌群通过宿主影响营养加工过程,包括宿主体内营养的转运和代谢基因的表达。宏量营养素对保护性免疫反应的效应形成和维持至关重要。通过T细胞的抗原受体(TCR)刺激和CD28的共刺激,T细胞的代谢需求靠增加吸收和利用葡萄糖和氨基酸得以满足。葡萄糖吸收不良会使T细胞许多方面的功能产生负面影响,会损害其增殖和细胞因子的表达。同样地,氨基酸缺乏,如色氨酸、精氨酸、谷氨酸和半胱氨酸缺乏会减少免疫细胞的活化。此外,TCR缺乏共刺激会导致T细胞无能,会使向上调节代谢机制以及氨基酸和铁的吸收发生障碍。
用短链脂肪酸(SCFAs)可以很好说明微生物群是如何在宿主摄入饮食后进行营养物质加工,然后参与免疫反应的。SCFAs是宏量营养素在微生物发酵作用下的终产物,机体不能直接吸收植物多糖,因此需要裂解多糖上的多种糖苷键,才能使多糖被分解消化吸收,因为基因组不编码大的糖苷水解酶和多糖裂解酶,所以这些缺乏的酶是需要靠肠道中的微生物来提供。肠道内的SCFAs可以被饮食中的纤维数目所修饰,而这种修饰又影响微生物群的构成。SCFAs除了作为宿主的能量来源之一,也可对宿主免疫反应发挥重要作用。低水平的SCFAs的产物——丁酸盐,可以修饰TH细胞的细胞因子产物,促进肠道上皮细胞的完整性,反过来,也能帮助限制黏膜免疫系统在肠腔细菌中的暴露,并预防严重异常炎症反应。另一种SCFAs的产物——醋酸盐,通过微生物群促进由G-蛋白耦联受体GPR43,进而引起肠道的炎症。一项近期的研究强调了醋酸盐产物在预防由大肠埃希菌引起的感染的重要作用,这一作用与醋酸盐维持肠道上皮屏障功能的能力有关。SCFAs可以调节赖氨酸残基的乙酰化作用,以及影响蛋白质在不同信号和代谢过程中的共修饰作用。这种共修饰作用可能调节蛋白质活动,与免疫系统反应可能有密切关系。有学者推测,微生物代谢产物的共价或非共价键对宿主肠内外蛋白质消化吸收的发挥了调节作用,这些不同的蛋白质修饰可能代表微生物群落在宿主中的不同机制。
营养物质和其代谢产物可以反映微生物群落的功能活动,在微生物和宿主间可能通过类似于病原相关分子模式(MAMPs)来传递信息。一些家族的先天性受体参与MAMPs的识别:包括Toll样受体(TLRs)、炎症小体、C型凝集素如Dentin-1、RNa敏感性RIG样解旋酶如RIG-1和MDA5。TLR4可感知游离脂肪酸的存在,而ATP是一个重要的炎症小体活化剂。还有一些其他免疫细胞相关的传感器,例如丝氨酸/苏氨酸激酶哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、双链RNA活化蛋白激酶(PKR)、芳香烃受体(AHR)以及各种细胞核激素受体如肝X受体和过氧化物酶增值激活受体(PPAR-ɑ、PPAR-β,PPAR-γ)。有学者提出,肠道微生物群可能通过营养素代谢和对免疫的作用在营养不良的发病中发挥作用(图6-1)。
图6-1 营养不良、食物、免疫反应和肠道菌群的关系
对早产儿和极低出生体重儿的肠道微生态研究表明,他们的肠道菌群定植晚于正常足月儿,在新生儿期更容易发生感染性疾病,如坏死性小肠结肠炎(NEC)。肠道菌群和免疫系统在人体发展过程中共同进化,肠道菌群可能通过影响营养代谢和免疫功能进一步引起营养不良,而营养不良也可能导致持久的代谢功能障碍或功能不足,从而导致营养不良的并发症和后遗症。这样的理论似乎也可以合理解释宫内营养不良是代谢综合征的根源之一。
五、益生菌用于营养不良干预治疗的前景
使用抗生素可以改变肠道微生态,同时使宿主对特异性微生物信号发生反应。在美国,早就使用小剂量的抗生素饲喂大量家畜,刺激其体重增长。有研究发现,小剂量抗生素的使用可以使动物的体重增加15%,而这种刺激生长的作用是一种非特异性的,抗真菌药和抗病毒药不具备刺激体重增加的能力。由于感染是营养不良的最常见并发症,抗生素也被广泛用于治疗营养不良。在马拉维的一项研究中发现,头孢地尼和阿莫西林治疗后患儿体重有增加。学者们认为抗生素增加体重的作用可能与其治疗营养不良并发的感染有关。一项Meta分析显示,抗生素与人类的体重增加有关,特别是患纤维囊性变的成人用大环内酯类抗生素后,幽门螺杆菌感染者用克拉霉素治疗后和心内膜炎患者用万古霉素治疗后,体重明显增加,甚至有造成肥胖的可能。喂养不耐受的早产儿(胎龄<32周)用红霉素治疗后体重增加,此外,用磺胺和复方磺胺甲 唑做肺炎预防时也发现可以促进体重的增长。有学者观察到,6个月内婴儿使用抗生素后增加了儿童期肥胖的危险,但是6~23个月龄的婴儿使用抗生素却与年长后的BMI没有相关性。尽管目前抗生素发挥刺激体重增加的作用机制尚不清楚,但是已有较多证据显示与其改变肠道菌群有关。
正是由于肠道益生菌对能量代谢有控制和调节的作用,关于益生菌治疗营养不良逐渐成为人们期待的目标。近30~40年间,益生菌被普遍用于治疗和预防人类多种疾病。由于基础研究提供的关于益生菌对能量及宏量营养素的作用,使人们将益生菌用于营养不良的治疗中。对于严重的急性营养不良人群,益生菌使用可以调整肠道菌群,促进体重恢复。国外广泛使用治疗食品RUTF(ready-to-use therapeutic food,RUTF)减少了营养不良的流行,使体重恢复,但是含益生菌和不含益生菌的RUTF对体重恢复的促进作用没有区别。把严重营养不良(Kwashiorko)儿童的大便微生物群移植到无菌小鼠肠道内,然后补充RUTF发现,无菌小鼠肠道内的乳酸杆菌属和双歧杆菌属数量立即增加。短双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌已经显示在增加儿童身长和体重上有效,有学者还发现了LGG对体格生长有影响的依据:它可以增强或者减少人小肠黏膜超过300基因表达,包括细胞生长凋亡的基因,如MAPkinas,Caspases-3,Caspases -6,Caspases -8;促进绒毛细胞的增生,增强营养的吸收,从而刺激生长。法国的一项研究也发现婴儿使用长双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌后体重增加,嗜热链球菌与乳酸双歧杆菌和酸性乳杆菌合用也有此作用。围产期使用鼠李糖乳杆菌的研究表明,生后前几年肠道菌群的调整可以影响儿童时期的生长模式,并抑制体重的过度增长。但是,也有人在对妊娠妇女使用鼠李糖乳杆菌和双歧杆菌后,观察实验组与对照组胎儿宫内体重生长速度和婴儿生后体重的生长速度,没有发现区别。在近期的两项不同地区的纵向研究中,发现生后即给早产极低出生体重儿口服益生菌,可以减少NEC的发生,但是对其矫正年龄18个月、22个月、3岁时的生长、神经系统及感知觉的发育没有影响。2009年美国在针对益生菌对早产儿体重增长、大便菌群及大便短链氨基酸的分析中,发现对促进婴儿体重增长没有差异,而且早期添加益生菌对预防湿疹、哮喘等免疫性疾病的纵向研究也发现,治疗组和对照组婴幼儿的体格生长速度也是没有差异的。
抗生素和益生菌引起体重改变可能与益生菌一样,都使肠道菌群发生了变化,这种变化引起自发和非自发的宿主体重的变化,进而出现营养不良或者肥胖。进一步了解特异性益生菌从食物中摄取能量的能力,了解使家畜体重增加的益生菌是否也能使人类的体重增加等等问题,将可能发展一种新的治疗营养不良的方法,值得深入研究。