儿童功能性便秘(FC)是一种由多种因素引起的常见胃肠道疾病。目前治疗方式多为基础治疗和药物治疗，虽然药物疗效良好，但停药后症状易复发，且长期用药花费较大。近年来研究发现，FC患儿的肠道微生态失调可能是其发病的重要机制，因此改善肠道微生态失调为治疗儿童FC提供了理论基础。现就肠道菌群与儿童FC相关性及其机制的研究进展作一综述。
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儿童功能性便秘(FC)是一种多因素引起的综合征，临床表现为排便次数减少、粪便干硬、排便困难(包括排便费力、排出困难、排便疼痛等)、粪便嵌顿时溢粪或大便失禁[1]。我国学龄前儿童FC发病率为3%～4%[2]，除外肠道或全身器质性疾病及药物性因素引起的便秘，FC占儿童便秘的90%～95%。FC的发病可能与遗传、饮食、代谢、精神等因素有关。近期研究发现，肠道感染嗜神经病毒可造成肠神经系统损伤，导致肠道蠕动障碍，从而引起慢性便秘[3]。最新的儿童/青少年功能性胃肠病(FGIDs)罗马Ⅳ诊断标准，针对功能性胃肠道疾病删除了"没有器质性疾病的证据"的条件，而代之以"经过适当的医疗评估，患者的症状不能归因于其他的医学疾病"，使新的观念得到贯彻[4]。许多患者便秘相关症状可持续数周至数年，其过程十分痛苦。Johanson和Kralstein[5]调查发现，约47%的受访患者对目前的便秘治疗并不完全满意，约21%的受访患者表示其便秘症状持续长达10年甚至更久。
近年来，越来越多的研究发现肠道菌群在儿童FC发病中的重要作用，因此应用益生菌、益生元、合生元及粪菌移植(FMT)等微生态疗法调节肠道菌群对儿童FC的治疗具有重要意义。现就肠道菌群与儿童FC相关性及其机制的研究进展作一综述。
研究表明，肠道菌群结构与数量在儿童FC中发生明显改变。de Moraes等[6]研究了79例3～6岁的儿童(39例慢性便秘，40例非便秘)，发现慢性便秘儿童每毫克粪便样本中的乳酸杆菌水平较对照组儿童低。de Meij等[7]对比了76例FC儿童和61例健康儿童(年龄中位数分别为8.0岁和8.6岁)的粪便菌群，发现FC患儿的粪便样本中脆弱拟杆菌、卵形拟杆菌、长双歧杆菌和副拟杆菌的菌种增加，finegoldii另枝菌属减少。此外，肥胖便秘儿童的粪便菌群结构与健康儿童存在显著差异，其中厚壁菌门/拟杆菌门比例显著升高，厚壁菌门丰度增高(毛螺杆菌科和瘤胃球菌科增加最明显)，拟杆菌门丰度降低(普雷沃菌科减少最明显)[8]。Khalif等[9]发现，成人便秘患者的双歧杆菌和乳酸杆菌水平显著降低；Huang等[10]报道了紫单胞菌科、副杆状菌属和柔嫩梭菌属是导致便秘患者微生物群失调的主要细菌类型，而γ-变形菌纲和普氏菌属是促进健康个体中微生物群分布的主要菌类。Cao等[11]将便秘患者粪便移植给无特定病原体(SPF)小鼠后发现其粪便中厚壁菌门的相对丰度降低，拟杆菌的相对丰度增加，属水平分析显示梭菌属、乳杆菌属、脱硫弧菌属和甲基杆菌属的相对丰度降低，拟杆菌属和阿克曼菌属的相对丰度增加。以上结果表明，在儿童、成人或者动物中，便秘都伴随着肠道菌群的改变，不同患者肠道菌群结构与数量可能存在个体化差异。
肠-脑轴是大脑通过肠神经系统(ENS)、迷走神经、交感神经、脊髓神经及体液通路(细胞因子、激素和神经肽)与肠道建立的双向联系系统[12]。肠道微生物代谢物，包括细菌发酵产物短链脂肪酸(SCFA)及神经活性物质妥，如5-羟色胺(5-HT)和γ-氨基丁酸(GABA)等，这些产物作用于局部ENS以及通过血液循环影响中枢神经系统(CNS)。同时，CNS通过自主神经系统(ANS)及下丘脑-垂体-肾上腺皮质(HPA)轴作用于ENS调节胃肠道功能，进而间接影响肠道微生物群[13,14]。FGIDs罗马Ⅳ标准指出FC是一种以CNS或ENS功能改变为特征的肠-脑轴互动异常疾病，其中特别强调肠道微生物已成为肠道功能研究的一个主要领域[15]。肠道微生物与大脑的相互作用开始于胎儿期并持续到成年阶段，肠道微生态失衡及肠道屏障与血脑屏障通透性改变能够影响肠-脑轴的功能[16]。
肠道传输异常是儿童FC的重要病理生理机制，我国多数FC患儿为慢传输型便秘(STC)。肠道菌群失调可导致肠道传输功能障碍。肠道的传输功能由肠道菌群及其代谢产物、免疫系统、ENS及CNS共同调控。ENS是控制肠蠕动的基本要素，肠道共生菌群在ENS发育中起关键作用。研究表明，无菌小鼠小肠肌间层神经纤维密度降低，神经节内神经元数目减少，空肠和回肠肌肉收缩幅度频率明显降低[17]。肠道菌群与肠道传输关系比较复杂，目前研究表明肠道菌群可能通过以下几个方面影响肠道传输功能。
SCFA是结肠中肠道菌群发酵不易消化的膳食纤维产生的主要代谢产物之一。结肠细胞通过利用SCFA，可加速肠道转运；丙酸盐可诱导肠道糖异生，通过中枢神经系统发出信号，保护宿主免受饮食诱导的肥胖和相关的葡萄糖耐受不良的影响；乙酸盐可以作为组蛋白脱乙酰基酶抑制剂；SCFA还通过短链脂肪酸受体41(GPR41)和短链脂肪酸受体43(GPR43)调节肠道炎症和分泌[18,19,20]。SCFA促进肠蠕动的机制包括激发ENS神经元活性；激动迷走神经感觉神经元表面5-HT3受体从而促使肠嗜铬细胞(EC)释放5-HT以促进肠道转运，以及促进多肽YY(peptide YY，PYY)释放[21,22]。Wichmann等[23]发现无菌小鼠结肠中不存在肠道微生物产生的SCFA，导致其血浆胰高血糖素样肽-1(GLP-1)水平显著升高，而GLP-1有抑制肠蠕动的作用。
5-HT作为一种重要的神经递质，在调节胃肠道运动和分泌反应中发挥关键作用。5-HT信号的变化显著影响动物的结肠运动和粪便输出，Cao等[11]将便秘患者粪便转移到抗生素处理后的小鼠模型中，发现接受便秘患者粪便微生物群的小鼠肠蠕动减少，排便参数异常。此外，结肠组织和Caco-2细胞中5-HT转运蛋白(SERT)表达上调，5-HT水平显著下降，表明肠道菌群失调可能上调SERT表达并导致慢性便秘的发展。Bhattarai等[24]发现肠道微生物产生的色胺是5-HT受体的配体，其作用于上皮5-羟色胺受体-4以增加环磷酸腺苷(cAMP)、结肠阴离子和液体分泌，经过改良可表达色氨酸脱羧酶的工程微生物多形类杆菌能在机体内产生色胺并加速胃肠道转运。
胆汁酸(BA)是肠道与肝脏通讯的关键物质，可整合菌群信号至肠-肝轴，其通过G蛋白偶联的BA受体TGR5激活肠嗜铬细胞释放5-HT而促进结肠运动和黏液分泌，BA在结肠中浓度降低可导致便秘的发生[21,25]。BA本身是一种内源性泻药，如鹅去氧胆酸可应用于便秘的治疗。研究显示，回肠胆汁酸转运蛋白抑制剂Elobixibat可通过增加结肠的内源性胆汁酸水平以治疗慢性便秘[26]。多种肠道微生物具有促进BA转化的作用[27]，肠道细菌通过将胆汁酸降解为非结合胆酸后刺激肠蠕动和肠黏液分泌[28]。Ge等[21]将STC患者的粪便微生物群定植无菌小鼠后，发现小鼠排便频率降低，粪便硬度增加，肠道转运延迟，小鼠中的微生物群代谢物SCFAs和胆汁酸水平降低，补充丁酸盐和脱氧胆酸后，小鼠以上一些症状得到好转。
肠道中未消化的碳水化合物在肠道产甲烷菌的作用下发酵产生氢，可以作为肠道中合成甲烷的底物。动物研究发现，肠道中的甲烷能够延长肠道转运时间[29]。FC患者的粪便微生物组具有产甲烷和降解甘油的高丰度基因，与健康人相比，FC患者的呼气中甲烷含量更高，但目前并无证据表明人体肠道中的甲烷是否与肠道传输以及便秘有关，具体原因仍有待进一步研究[30,31,32]。此外，肠道菌群信号可通过激活或抑制Toll样受体(TLR)，调控免疫反应。研究发现，抗生素处理后的小鼠肠道菌群失调，肠道TLRs改变(其信号控制ENS结构和神经肌肉收缩性)，回肠和结肠的自发性收缩以及对乙酰胆碱的反应性降低，结肠通过时间(CTT)延长[33,34,35]。上述研究提示肠道菌群的改变可影响胃肠道传输功能，突显出肠道菌群对肠道传输功能的重要性。
儿童FC的治疗方式包括基础治疗及药物治疗。基础治疗包括生活方式改变(如排便习惯的训练、活动量的增加)和合理的饮食(如膳食纤维的摄入、适量饮水)，其中膳食纤维的补充对儿童FC治疗非常重要，可显著改善大便频率和性状，对过度紧张状态和降低CTT也有积极作用[36]。药物治疗包括选用膨松剂(如麦麸、欧车前等)和渗透性通便剂(如聚乙二醇4000、乳果糖)等[37]。如前所述，肠道菌群失调在FC的发生发展中具有重要作用，因此，改善肠道微生态环境在治疗儿童FC中具有良好的应用前景。
益生菌是对宿主有益的潜在微生物，益生菌及其代谢产物可调节肠道菌群结构，影响肠道蠕动、排便次数、大便性状及FC相关症状。有研究表明，益生菌制剂显著缩短FC患者胃肠道通过时间，增加排便频率，改善粪便性状，促进排便[38]。Jayasimhan等[39]发现，含乳酸杆菌BCMC 12130和双歧杆菌混合物的微生物活菌制剂可有效增加排便频率和改善粪便性状，减轻成人慢性FC的紧张和排便不尽感。Yoon等[40]进行的一项171例成人参与的为期8周随机对照试验，发现植物乳杆菌可能与粪便性状有关，可改善便秘患者的生活质量。同时，益生菌可以调节肠道动力，一项系统评价和荟萃分析显示，特定益生菌种和菌株干预后，全胃肠转运时间(GTT)缩短12 h，每周大便次数增加1.5次，相关便秘症状亦得到改善[38]。在儿童FC治疗中，聚乙二醇是常用的治疗药物，有报道称聚乙二醇(PEG)的使用可能引起肠道厚壁菌门丰度显著降低，变形菌门丰度显著增加，乳杆菌科丰度减少以及肠杆菌科增加[41]。研究发现，益生菌混合物联合PEG使用与PEG单独用于短期治疗慢性FC患儿的疗效无明显差异[42]。但长期应用PEG治疗儿童FC时，将益生菌作为补充治疗，可能有利于维持肠道菌群的稳定。
益生元是能够被宿主体内的微生物选择性利用并转化为有益于宿主健康的底物。Wang等[43]研究发现低聚糖制剂具有调节便秘小鼠肠道菌群，缓解便秘的作用。Closa-Monasterolo等[44]研究发现菊粉型果聚糖对于2～5岁FC患儿大便具有软化作用。Souza等[45]将低聚果糖添加到婴儿配方奶粉中，干预4周后与对照组相比，低聚果糖组婴儿大便软化的次数增加，排便困难的次数减少，排便时间缩短，同时粪便中双歧杆菌数量升高，但与对照组相比，治疗效果差异并无统计学意义。
合生元是含有益生菌和益生元的商品，有多种组合方式，不同的组合所发挥的作用亦不相同。研究发现，合生元可改善便秘患者的肠道菌群失调，降低肠道传输时间，增加粪便含水量，降低腹痛和排便疼痛发生频率。因为合生元是益生菌和益生元的组合，所以对于其组合的方式、剂量的选择、个性化定制的问题以及远期的影响等需要进一步研究。
FMT可重建肠道菌群的多样性，恢复肠道正常功能，由于FC患儿肠道存在菌群失调，利用FMT治疗FC从理论上是一种可行的方案。Ding等[46]对52例STC成人患者的队列研究发现，FMT后每周自发性排便≥3次的患者比例增加，CTT显著降低，便秘症状患者评分和便秘生活质量评分均得到改善，实验过程中并未观察到严重的并发症。近期一项动物实验研究发现，FMT对受体结肠中菌群色氨酸代谢具有调节作用，可能在维持肠屏障中有潜在作用，因此FMT诱导的肠道微生物群的代谢功能改变可能还参与了肠道生理功能和免疫应答的调节[47]。传统的FMT的移植途径主要通过灌肠、胃镜和肠镜等方式进行，但上述过程不可避免会给患者带来生理及心理负担，造成呕吐、误吸风险。田宏亮等[48]通过口服粪菌胶囊方式治疗STC，结果显示治疗后患者在临床治愈率、临床缓解率、每周自主排便次数、Bristol粪便量表评分、Wexner便秘评分及生活质量评分等方面较治疗前均有显著改善，与经鼻肠管注射粪便菌液相比疗效并无差异，且未见明显不良反应，此种治疗方式将有利于今后FMT应用的普及。然而，目前FMT在治疗儿童FC的研究方面，尚缺乏有效性及安全性的相关研究报道。
儿童FC的发病由多因素引起，与年龄、行为、胃肠道动力和肠道菌群及其代谢产物等方面均有关系，现有的治疗方式虽然可以缓解症状，但停药后症状易复发，许多患儿需要长期用药，花费较大，对家庭造成一定的负担。肠道菌群及其代谢产物(SCFA、BA、色氨酸衍生物等)通过多种途径影响胃肠传输功能，进而影响排便。因此，改变肠道微环境，重建肠道生态系统可能是治疗FC的新策略。鉴于目前肠道菌群与FC的研究对象多集中在成人，今后儿童FC微生态疗法的推广运用，仍需要更多大样本、多中心的随机对照研究以进一步明确菌株、有效剂量、服用时间及有效性和安全性等方面的问题。
所有作者均声明不存在利益冲突
