强化母乳渗透压对新生儿胃肠道的影响

艾平 汤琴 晋贞超 张炼

充足的营养供给对于实现早产儿生长速度和防止生长发育迟缓、优化神经发育结局至关重要[1]。母乳喂养被认为是所有出生胎龄新生儿的最理想营养来源[2-3]。然而，母乳中的营养素含量低于早产儿需求，捐赠乳因来源、储存消毒等因素加重了营养素的缺乏[4-6]。欧洲儿科胃肠病学肝脏和营养学会2023年新发布《Enteral nutrition in preterm infants （2022）: a position paper from the ESPGHAN committee on nutrition and invited experts》[7]。我国早产儿母乳强化剂使用专家共识工作组2019年发表的《早产儿母乳强化剂使用的专家共识》均建议早产儿特别是极早和超早产儿必需添加母乳强化剂。强化的母乳渗透压不同程度的升高，而高渗透压喂养对胃肠道有何影响？与胃肠不良事件是否确切相关及其机制如何？目前关于喂养渗透压唯一的建议是美国儿科学会1976年发布的《Commentary on breast-feeding and infant formulas, including proposed standards for formulas》正常婴儿配方奶粉的渗透压应＜450 mOsm/kg，然而这一建议并无明确证据[8-10]。本文将回顾喂养渗透压与胃肠道发育、与胃肠道不良事件之间关系的临床试验和观察性研究，及一些探索喂养渗透压对胃肠道影响及机制的动物实验研究，一定程度为制定新生儿母乳强化策略提供渗透压参数依据。

1 胃排空延迟

胃肠道正常运动功能是一系列复杂的顺序事件，中枢神经发出的外源性神经系统、胃和肠壁内的复杂神经丛及其他内源性或肠道通路（肠脑），以及局部释放的递质（如胺类和肽类）共同控制，其中递质可改变胃和肠道平滑肌的兴奋性。其中任何一个部位发生异常都可导致胃排空延迟（胃潴留），临床上常表现为恶心、呕吐、早饱或易饱、腹胀感和体质量减轻[11]。

5个临床研究探讨了喂养渗透压对胃排空的影响。ELLIS等[10]研究结果表明喂食酪蛋白水解配方（606 mOsm/kg）3 h后的婴儿平均胃残留为30%，而喂养80%酪蛋白和20%大豆配方（229 mOsm/kg）后没有胃残留，喂养酪蛋白配方（237 mOsm/kg）后发现3.7%的胃残留。然而，其余3项研究均表明不同喂养渗透压的胃排空相关参数没有显著性，研究表明对早产儿（出生胎龄在25～30周）而言，喂养渗压（310 mOsm/kgvs. 155 mOsm/kg）与喂养体积、能量密度一样不是影响胃排空的独立因素，而增加喂养量会延长胃排空时间，即使在生后1个月时出生胎龄仍与胃排空相关[10]。ELLIS等[10]文中报道，未强化母乳、半强化母乳和完全强化母乳，胃排空相关参数的差异无统计学意义（P＞0.05）。当使用具有相似成分的等热量喂养时，渗透压（279 mOsm/kgvs. 448 mOsm/kg）的早产儿胃排空的时间相似，此研究还表明此渗透压差异并未影响早产儿胃部对食物的分泌反应[10]。而2020年研究被给予近似相同渗透压（453 mOsm/kgvs. 441 mOsm/kg）、蛋白和热卡含量相同的牛乳来源的强化剂和驴奶来源的强化剂，胃排空延迟发生率却有显著差异，推测是由一些组分的不同导致[12]。

一些动物实验研究结果证实了高喂养渗透压延迟了胃排空。ELLIS等[10]文中报道，高渗配方奶粉（710 mOsm/kg）喂养与等渗配方奶粉（290 mOsm/kg）喂养的新生犬相比，胃潴留发生率显著增高，而肠道内容物渗透压一致，意味着高渗透压喂养物在胃排空延迟的情况下被稀释。研究表明，高渗透压喂养的新生大鼠胃排空时间延长[10]。ELLIS等[10]文中还报道了一项研究结果，早产仔猪被喂养添加了3种不同强化剂的渗透压（320、379和498 mOsm/kg）的捐赠乳，结果各组胃残留量并无显著差异。目前普遍认为，高渗透压影响胃排空的延迟主要机制可能是高渗透压喂养物触发了十二指肠和空肠中的渗透压感受器进而导致胃肠动力不足[13]。

2 喂养不耐受

中国医师协会新生儿科医师分会循证专业委员会2020年在中国当代儿科杂志发布的名为《早产儿喂养不耐受临床诊疗指南》中定义：喂养不耐受是早产儿常见的消化系统症候群，主要表现为喂养后出现胃潴留，伴呕吐、腹胀等临床症状，导致不能顺利进行肠内喂养。该症候群主要与早产儿消化系统发育不成熟有关。胎龄及出生体质量越小，越易发生喂养不耐受；在临床研究中通过量化胃残留量、腹胀、呕吐、排便频率、大便性状等临床症状来描述[14]。目前检索到的3项研究评估了喂养渗透压对喂养耐受性的影响，这些研究均发现当喂养渗透压＜451 mOsm/kg时，喂养耐受性的发生率没有显著差异[10]。ELLIS等[10]研究报道了不同量的强化剂（喂养渗透压382与427 mOsm/kg）组间的喂养不耐受发生率、残留量、腹胀和排便频率均无显著差异。研究结果表明不同强化后渗透压（385 mOsm/kgvs. 450 mOsm/kg）因腹胀、胃部残留物、禁食、呕吐发生率无显著差异，大便性状及血便的发生率也无显著差异；不同喂养渗透压（390 mOsm/kgvs.441 mOsm/kg），奶量、大便模式、腹胀的发生率、吐奶的发生率均无统计学差异。

然而多个研究表明高渗性喂养会通过多种途径导致喂养不耐受[15]。包括上文所述，高渗透压喂养可能可以通过激活胃黏膜传入神经和渗透压感受器的触发因素，而引发呕吐、胃肠道转运延长为代表的喂养不耐受典型症状[13]。一些动物实验也探索了高渗透压溶液导致喂养不耐受可能机制：ELLIS等[10]研究了高渗透压（663 mOsm/kg）喂养导致了新生羊肠道血流增加，但是耗氧量却无显著变化，并未导致任何局部或者全身性严重疾病。随着盐水渗透压的增加或营养素能量负荷的增加，犬空肠运动呈线性下降；与生理盐水（在给定渗透压下）和元素饮食（在给定能量负荷下）相比，高渗葡萄糖诱发的空肠运动被抑制更显著；葡萄糖和麦芽糖之间的运动参数没有差异，麦芽糖的渗透压为葡萄糖渗透压的1/2（855 mOsm/kgvs.1 710 mOsm/kg），运动参数没有差异，营养物本身在抑制反馈调节中起主要作用，而渗透压是次要的，肠道对单一营养素的吸收能力与胃肠道运动被抑制程度具有相关性。此外，ELLIS等[10]文中还报道了2项研究结果表明，高渗配方喂养对新生猪小肠运动的影响不显著，并未导致显著的功能障碍。

3 新生儿坏死性小肠结肠炎（neonatal necrotizing enterocolitis，NEC）

中国医师协会新生儿科医师分会循证专业委员会于中国当代儿科杂志发布的名为《新生儿坏死性小肠结肠炎临床诊疗指南（2020）》中指出：坏死性小肠结肠炎是新生儿期一种严重的胃肠道疾病，也是新生儿重要的死亡原因之一，存活患儿可能遗留短肠综合征、肠狭窄及神经系统发育异常等后遗症[16]。在新生儿重症监护室，NEC的发病率为2%～5%，其中极低出生体质量（very low birth weight，VLBW）儿发病率为4.5%～8.7%，病死率为20%～30%，超低出生体质量（extremely low birth weight，ELBW）儿病死率则高达30.0%～50.9%[16]。NEC的致病机制复杂多因素，目前已知参与NEC发病的主要因素包括早产、微生物失调（肠道菌群异常）、喂养、肠道氧输送受损等，母乳喂养对于NEC的益处已成为普遍共识[17-20]。而高渗透压喂养可能是NEC的致病因素的概念来自20世纪70年代的2项临床研究和1项观察性研究，然而这2项临床研究忽略了混杂因素对结果的影响，且样本量小、偏倚明显。PEARSON等[21]文中报道了1项观察性研究，虽然报道了NEC病例的增加与是否给予高渗钙补充剂（＞1 700 mOsm/kg）高度相关，但没有一种母乳强化剂或营养补充剂会将喂养渗透压升高至此极值，故3项研究均不能作为喂养渗透压与NEC相关强有力的证据。其他研究结果则都表明喂养渗透压与NEC发病率并无相关性。PEARSON等[21]报告称，接受酸化液体母乳强化剂（326 mOsm/kg）的婴儿NEC发生率反而显著高于接受粉状母乳强化剂（385 mOsm/kg）和非酸化液体母乳强化（385 mOsm/kg）；母乳强化剂增加母乳渗透压可以延迟胃排空和肠道蠕动，但母乳营养强化试验并未导致喂养不耐受和NEC发病率的升高。被喂养予母乳经一种强化剂母乳（441 mOsm/kg）与母乳经另一种较高蛋白质和微量营养素含量强化剂（390 mOsm/kg）的两组早产儿，NEC发生率并无显著差异。被喂养液态强化剂（450 mOsm/kg）和喂养粉末强化剂（385 mOsm/kg）的婴儿，总发病率（NEC和脓毒症）无显著差异。

动物实验研究探索了高渗透压喂养对NEC发病风险的影响。ELLIS等[10]研究结果表明，接受较低渗透压（325 mOsm/kg）与较高渗透压（849 mOsm/kg）小鼠的NEC发生率无显著差异。早产仔猪使用配方强化剂（460 mOsm/kg）强化捐赠奶喂养后的腹泻发生率明显高于未强化的捐赠奶以及喂母猪奶或捐赠奶使用牛初乳强化（渗透压312～408 mOsm/kg），NEC发病率则无组间差别。早产仔猪在捐赠母乳中添加的3种不同强化剂的渗透压分别为320、379和498 mOsm/kg，喂渗透压最高的强化母乳的组中，NEC发生率和肠道炎症反应最高。LUESCHOW等[22]2020年的文献中报道，给潘氏细胞被破坏的模型小鼠喂养不同渗透压（250～1 491 mOsm/kg）的喂养物：啮齿类动物配方奶小鼠的全身性肠损伤[表现为血清炎症因子白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白细胞介素-10（interleukin-10，IL-10）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）和KC-GRO升高]和死亡率呈现出渗透压依赖性：被给予982、873、1 491 mOsm/kg渗透压喂养的小鼠，NEC评分显著升高，小鼠的全身性肠损伤（表现为血清炎症因子IL-6、IL-10、TNF和KC-GRO升高）和死亡率呈现出渗透压依赖性；被给予721、873、1 491 mOsm/kg渗透压喂养的小鼠血清渗透压升高。2022年发表的研究则指出并未发现单独喂食高渗透压啮齿类动物配方奶新生小鼠死亡率和肠道组织损伤显著增加[23]。

动物研究也探索了高渗透压喂养对胃肠道影响的机制效应。首先，动物研究证据支持高渗溶液会直接破坏或损伤肠黏膜结论并不一致。ELLIS等[10]研究发现，高渗喂（710 mOsm/kg）与等渗喂养相比，近端和远端肠腔渗透压没有显著差异，但是胃排空显著被延迟，该研究结论为肠黏膜损伤的主要决定因素不是配方奶的渗透压。两组不同渗透压喂养诱导的NEC新生小鼠黏膜损伤评分相似但是均高于母乳喂养组。ELLIS等[10]文中还报道了2项动物研究，结论为单次高渗喂养没有诱导新生仔猪肠运动功能障碍、胃肠道激素浓度异常、细菌增殖增加或肠黏膜损伤。ELLIS等[10]研究表明，高渗透压喂养的新生大鼠肠道水分增加；随后1973年也有一篇文献报道用渗透压1 560 mOsm/kg的造影剂（泛影葡胺钠）使兔回肠黏膜绒毛的高度和宽度迅速降低，上皮细胞的高度降低，细胞间隙闭合；肠壁的组织液含量和回肠段静脉流出的体积减小，并发生低渗分泌进入肠腔，但是如此高的渗透压显然不具有临床喂养渗透压的意义。其次，仅有1项研究表明高渗溶液喂养导致肠血流量的增加，但对耗氧量没有影响。再次，高渗透压喂养对于肠道微生物及炎症因子表达影响，暴露于渗透压增加的甘露醇会导致未成熟肠道中盲肠微生物组的组成发生显著变化，被喂养873 mOsm/kg盐水或被喂养1 491 mOsm/kg的啮齿类配方奶+10%甘露醇小鼠肠道中变形杆菌的数量增多，拟杆菌和厚壁菌门的相对数量补偿性减少，进一步比较可知喂食甘露醇的小鼠菌群聚集性更明显；使用3倍浓度盐溶液代替甘露醇来获得高渗透压（982 mOsm/kg）饲料，细胞因子虽然也显著升高，但是明显低于甘露醇，这是渗透压引起损伤和炎症的可能机制，但是渗透压引起肠损伤程度取决于增加溶质的水平[22]。与母乳相比，高渗的配方奶在出生后第1个月增加基线验证的水平并未通过高渗性激活炎症通路，如c-Jun N末端激酶和细胞外信号调节激酶/MAPK[23]。此外，现有的动物实验结果对于高渗透压喂养是否导致显著的消化道运动功能障碍结论不一致[21]。

综上所述，高渗透压喂养（临床试验最高渗透压606 mOsm/kg）与胃排空延迟相关性尚不明确，仅有1项临床研究（喂养渗透压606 mOsm/kg的婴儿胃排空延迟）和2项动物研究胃排空延迟与较高的喂养渗透压（动物实验最高渗透压710 mOsm/kg）相关，其余4项临床研究和1项动物研究结果均表明无相关性；仅有的3项临床研究均表明＜450 mOsm/kg的较高喂养渗透压未导致喂养不耐受发生率升高；支持喂养渗透压升高导致NEC发病率升高的3项临床研究都具有较大的缺陷和局限性，其余的4项临床研究均表明喂养渗透压与NEC发病率并无相关性。探索渗透压喂养机制的动物研究，对于高渗透压喂养是否导致了胃肠道不良事件尚不明确，4项动物研究结果表明高渗透压（最高710 mOsm/kg）喂养损伤肠黏膜，但是2项极高渗透压（最高1 560 mOsm/kg）喂养干预的动物出现黏膜绒毛的改变和肠道水分增加；仅有1项研究结果表明高渗透压（663 mOsm/kg）溶液肠道血流增加但是耗氧量无影响；2项动物实验研究对于高渗透压喂养是否导致消化道运动功能障碍结论相反。2项早产猪研究中对于较高渗透压与NEC发病率升高相关结论相反。随着对NEC发病机制认知的更新，近年的研究更加深入地关注高渗透压喂养对于肠道菌群和肠道炎症的影响，喂养物渗透压增加并未通过肠道微生物组的改变导致肠道损伤和炎症增加。总之，没有证据表明喂养渗透压为300～500 mOsm/kg与早产儿胃肠不良事件具有相关性，现有的研究无论是临床研究还是动物研究，其干预措施喂养成分作为混杂因素，导致无法探讨不同喂养渗透压水平作为独立因素对于胃肠不良事件发生的影响，要大样本临床试验验证高渗透压喂养对于NEC发病率的风险，单因素梯度渗透压分组的早产动物实验来确定与高渗喂养影响胃肠道相关机制，明确喂养安全的临界值。