魏婷 劉付燕 馬明
近幾十年,益生菌在促進(jìn)腸道健康方面的應(yīng)用取得很大進(jìn)展,眾多研究證實(shí)了益生菌對(duì)人體健康有很大的益處。因此,益生菌成為研究的熱點(diǎn),井相繼被各國(guó)政府列入國(guó)家戰(zhàn)略層面研究計(jì)劃.進(jìn)一步促進(jìn)了功能性益生菌產(chǎn)品市場(chǎng)的迅猛發(fā)展,開啟了益生菌研究與應(yīng)用的浪潮。然而.不斷有研究報(bào)道指出濫用益生菌補(bǔ)充劑可能會(huì)引起感染、水平轉(zhuǎn)移耐藥性.代謝紊亂、過敏反應(yīng).免疫功能異常等不良后果;2018年9月以色列科學(xué)家埃利納夫(Elinav)發(fā)表在Cell的研究.以及同年11月美國(guó)和加拿大研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在NEJM的兩項(xiàng)大規(guī)模臨床研究.對(duì)益生菌的功效也提出了質(zhì)疑,引起全世界一片嘩然.益生菌補(bǔ)充劑的安全性和功效性面臨挑戰(zhàn)。
人們往往談“菌”色變,但說起益生菌,很多人認(rèn)為它們是絕對(duì)安全有效的。實(shí)驗(yàn)證實(shí),腸道微生物能夠控制心臟病、肥胖、抑郁癥、早產(chǎn)以及許多其他疾病。因此,補(bǔ)充益生菌來恢復(fù)體內(nèi)平衡的想法是非常有說服力的,但益生菌真的是絕對(duì)安全的嗎?首先,我們需要知道什么是益生菌。1965年利利(Lilley)和史迪威(Stillwell)首次提出益生菌(probiotics)的概念,把它定義為“能刺激一種微生物生長(zhǎng)的另一種微生物物質(zhì)”;1989年,羅伊·富勒(RoyFuller)把益生菌定義為“能夠通過促進(jìn)腸道菌群平衡,對(duì)宿主發(fā)揮有益作用的口服的活的微生物”;2001年,聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(Foodand?Agriculture?Organization?of?the?United?Nations,F(xiàn)AO)和世界衛(wèi)生組織(World?Health?Organization,WHO)把益生菌定義為:通過攝取適當(dāng)?shù)牧?、?duì)食用者的身體健康能發(fā)揮有效作用的活菌稱為益生菌。
人體內(nèi)大約有100萬億個(gè)微生物,其種類繁多,通過對(duì)細(xì)菌16SrRNA序列檢測(cè),發(fā)現(xiàn)人體腸道內(nèi)微生物有800多種,且絕大多數(shù)為厭氧菌,主要有擬桿菌屬、乳桿菌、雙歧桿菌、梭菌和大腸桿菌屬,其中絕大部分菌群是有益菌。目前,益生菌主要包括兩種:細(xì)菌(乳桿菌、乳球菌、明串珠菌、小球菌、丙酸桿菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌、鏈球菌、腸球菌、大腸桿菌)和酵母。
益生菌功能研究概述
大量研究表明,食用益生菌對(duì)人體有益。目前研究證實(shí),口服益生菌有助于治療或緩解胃腸炎.抗生素相關(guān)性腹瀉、旅行性腹瀉、便秘及腸道感染,增強(qiáng)消化道功能,促進(jìn)腸道營(yíng)養(yǎng)吸收,益生菌還能分解乳糖和葡萄糖,緩解乳糖不耐癥,這些有機(jī)酸的產(chǎn)生可改善腸道內(nèi)堿性環(huán)境,抑制有害微生物在宿主腸道中定植,對(duì)腸易激綜合征、炎癥性腸炎及結(jié)腸癌等腸道相關(guān)性疾病也具有良好的預(yù)防和治療作用。臨床醫(yī)學(xué)研究表明,益生菌可通過迷走神經(jīng)、神經(jīng)免疫系統(tǒng)、神經(jīng)遞質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物等途徑調(diào)節(jié)腸道菌群的組成,從而緩解神經(jīng)性疾病,對(duì)自閉癥譜系障礙.阿爾茲海默癥、帕金森病、抑郁癥和多發(fā)性硬化等神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有良好的防治作用。此外,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),益生菌具有免疫調(diào)節(jié)作用,可以緩解過敏、抑制消化道腫瘤。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),益生菌如植物乳桿菌、干酪乳桿菌、雙歧桿菌等都具有防治心血管疾病,降低血壓、血脂、血糖的功效,在防治肥胖、治療糖尿病等方面也發(fā)揮重大的作用。
益生菌產(chǎn)品
益生菌產(chǎn)品可分為普通食品、保健食品和藥品,前兩者屬于食品的范疇,所用的菌種名單需符合相關(guān)規(guī)定,保證長(zhǎng)期食用的安全性,不得產(chǎn)生急性、亞急性或慢性危害。由于三種益生菌產(chǎn)品在定位、功效聲稱、原料管理和評(píng)價(jià)體系等方面存在差別,故產(chǎn)品的屬性和作用也不同。
益生菌食品種類繁多,其中常見的有酸奶、活菌性乳酸菌飲料、一些谷物制品和發(fā)酵果蔬汁、發(fā)酵豆制品等。
益生菌補(bǔ)充劑類產(chǎn)品及存在的問題
在多數(shù)人的認(rèn)知里,益生菌是食品或膳食補(bǔ)充劑,因此攝人益生菌并不需要像藥品一樣經(jīng)過嚴(yán)格的臨床實(shí)驗(yàn)。而且用于食品的益生菌在推廣過程中,沒有提及配方、功效和消費(fèi)者安全等適當(dāng)參數(shù)。因此,這些寬松的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致不同的國(guó)家和地區(qū)對(duì)益生菌食品的政策也有所不同。但鑒于腸道微生物的多樣性、相互作用的復(fù)雜性,也不排除食品中的腸道益生菌在特定個(gè)體、特定條件下可能存在致病風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),濫用益生菌補(bǔ)充劑可能會(huì)引起感染,如膿毒癥、敗血癥、感染性心內(nèi)膜炎、肝膿腫、肺部感染、機(jī)會(huì)性感染等,還可能會(huì)引起水平轉(zhuǎn)移抗藥性、胃腸道缺血、代謝紊亂、過敏反應(yīng)、免疫功能異常等不良后果。因此,對(duì)益生菌補(bǔ)充劑的功效和安全性提出了質(zhì)疑。
感染
有研究者發(fā)現(xiàn)一位17歲的男孩患有艱難梭菌結(jié)腸炎,采用甲硝唑和萬古霉素治療后,部分艱難梭菌被清除,但其癥狀仍然存在。經(jīng)重新檢查后,該男孩被診斷患有潰瘍性結(jié)腸炎,這是因?yàn)榛颊咴谑褂每股刂委熎陂g私自服用鼠李糖乳桿菌GG膠囊。通過16srRNA序列分析,確定患者的血液中存在和益生菌膠囊里相同的菌株,說明鼠李糖乳桿菌有誘發(fā)乳酸桿菌菌血癥的潛在風(fēng)險(xiǎn)[91。這個(gè)事件提醒我們,盡管益生菌在某些條件下對(duì)人體有益,但當(dāng)人們患病或者免疫力低下時(shí),仍應(yīng)仔細(xì)評(píng)估益生菌的風(fēng)險(xiǎn)和益處。
水平轉(zhuǎn)移耐藥性
研究表明,在體外實(shí)驗(yàn)中萬古霉素耐藥基因可以在乳酸桿菌和腸球菌間相互轉(zhuǎn)移,而在沒有抗生素的小鼠腸道內(nèi)也觀察到耐藥性的轉(zhuǎn)移10,說明在人體的消化道內(nèi)也可能發(fā)生耐藥基因的轉(zhuǎn)移。
產(chǎn)生有害物質(zhì)
研究表明,部分益生菌會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)機(jī)體有潛在危害的代謝產(chǎn)物,如D-乳酸、氨基脫羧酶、硝基還原酶、膽鹽-7-羥化酶等。游離的氨基酸經(jīng)微生物分泌的氨基酸脫羧酶作用后會(huì)產(chǎn)生生物胺類物質(zhì),當(dāng)機(jī)體過量攝入生物胺時(shí),會(huì)引起惡心、嘔吐、發(fā)燒等一系列中毒癥狀”。一般來說,益生菌菌株是從土壤、糞便和發(fā)酵食品中篩選出來的,可能與人體腸道中原有的微生物種群截然不同。一經(jīng)攝人,完全不同的腸道環(huán)境可能會(huì)對(duì)益生菌菌株造成不良影響,產(chǎn)生有害物質(zhì)。
在有關(guān)益生菌的報(bào)道中,其負(fù)面特征被完全忽略了。例如,攝人大腸桿菌Nissle?1917可以緩解腸易激綜合征、慢性腸炎和結(jié)腸炎等;然而,該菌株含有名為“pksisland”基因,可以產(chǎn)生一種名為大腸桿菌素的基因毒素,誘發(fā)DNA損傷,使哺乳動(dòng)物的細(xì)胞發(fā)生基因突變。這表明,有益生作用的益生菌也可能有像其他藥物一樣的副作用。
其他
一般來說,腸胃炎是一個(gè)急性并帶有自愈力的疾病,除病情嚴(yán)重外,通常不需要藥物治療。近年來,越來越多的報(bào)道聲稱益生菌可以治療或改善腸胃疾病。施耐德(Schnadower?D)等人對(duì)益生菌是否有助于改善腸胃炎進(jìn)行了雙盲隨機(jī)測(cè)試,選取973名3個(gè)月~4歲的患有急性腸胃炎的兒童接受為期5天的鼠李糖乳桿菌GG和安慰劑治療。結(jié)果顯示,鼠李糖乳桿菌GG組和安慰劑組在治療腹瀉上沒有顯著差異,患兒的嘔吐持續(xù)時(shí)間也大致相同。弗里德曼(S.B.Freedman)等人同樣做了一組隨機(jī)雙盲測(cè)試,他們找來了886名3~48個(gè)月大的腸胃炎患者,這些患兒接受含有鼠李糖乳桿菌和瑞士乳桿菌二聯(lián)制劑或安慰劑的為期5天的治療,結(jié)果同樣顯示患者的腹瀉癥狀和持續(xù)嘔吐時(shí)間沒有顯著差異。上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明,益生菌對(duì)患有腸胃炎的學(xué)齡前兒童不起作用,即吃不吃益生菌并沒有什么區(qū)別。
蘇伊士(J.Suez)等人探究了有關(guān)益生菌幫助腸道菌群恢復(fù)的情況,他們找來21名接受同樣抗生素治療的患者,然后將他們分為3組:第1組患者在接受抗生素治療后自行恢復(fù)腸道菌群;第2組患者給予益生菌治療;第3組患者進(jìn)行糞便微生物移植(Fecal?microbio?tatransplant,F(xiàn)MT)。在抗生素療程結(jié)束后,雖然第2組患者接受的益生菌很容易地就在腸道中定植,但這些益生菌卻在長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月內(nèi)阻止了人體正常微生物群的恢復(fù)。也就是說,益生菌的存在反而阻止原始微生物群的恢復(fù),阻礙人體正常調(diào)節(jié)。與此相比,第3組患者幾乎只用一天就恢復(fù)了腸道菌群;而第1組患者,也差不多在21天就恢復(fù)了正常的腸道菌群。雖然該研究的樣本數(shù)量并不多,無法對(duì)有關(guān)服用抗生素條件下,益生菌是否阻礙腸道菌群的正?;謴?fù)這一問題得出十分確切的結(jié)論,但也側(cè)面證實(shí)了益生菌影響腸道菌群恢復(fù)的可能性,促使我們繼續(xù)在這一領(lǐng)域進(jìn)行深人的研究。
益生菌到底對(duì)人體健康有無益處?
如何解讀由相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果而產(chǎn)生的質(zhì)疑?以下是筆者的幾點(diǎn)個(gè)人見解:
益生菌功效“因菌而異”
益生菌和腸粘膜共同構(gòu)成人體的一道保護(hù)屏障,阻止細(xì)菌、病毒和食物抗原的進(jìn)人,所以益生菌能影響腸上皮屏障的許多功能。但是研究發(fā)現(xiàn),某些屏障效應(yīng)可能只限于特定種類的益生菌而不是所有的益生菌,因?yàn)檫@些效應(yīng)的產(chǎn)生依賴于某一種特定益生菌的表面分子或其分泌物。也有研究發(fā)現(xiàn),人體服用了在體外試驗(yàn)中具有降膽固醇功能的嗜酸乳桿菌和保加利亞乳桿菌制劑后,體內(nèi)血清中總膽固醇和脂蛋白水平?jīng)]有顯著的變化,這說明將在體外具有降血脂功能的益生菌應(yīng)用到人體內(nèi),它們未必會(huì)發(fā)揮相同的功能,此外,益生菌降血脂的功效也存在菌株差異性。所以益生菌的功效不能一概而論,它會(huì)因菌而異。
益生菌功效“因人而異”
人體腸道中生存著數(shù)以萬億計(jì)的微生物,其組成從3歲開始趨于穩(wěn)定,之后微生物會(huì)隨著年齡、生理、食物.藥物和環(huán)境的變化發(fā)生相應(yīng)的改變。在不同國(guó)家的人群之間腸道微生物存在很多差異,同一國(guó)家不同地區(qū)個(gè)體之間的微生物組成也存在一定的差異,甚至同一個(gè)體不同的生長(zhǎng)過程,其微生物組成也是個(gè)不斷變化形成的過程。以色列威茨曼科學(xué)研究所免疫學(xué)家埃利納夫(Elinav)團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),有些人的內(nèi)臟在吃冰淇淋后會(huì)活躍起來,而另一些人則要堅(jiān)持吃米飯或蔬菜,還有些人相比于吃冰淇淋,他們?cè)诔悦姘兔罪埡髸?huì)出現(xiàn)更加明顯的血糖飆升。因此,每個(gè)人的腸道都有區(qū)別,而且不同個(gè)體的腸道對(duì)益生菌的耐受性也不同,標(biāo)準(zhǔn)的益生菌菌株在許多人的消化道中無法成功定植下來,“持留者”的胃腸道使得益生菌能夠成功定植,而“抵抗者”的胃腸道則會(huì)將攝人的微生物群驅(qū)逐出去。腸道微生物菌群就像指紋一樣,益生菌補(bǔ)充劑不可能對(duì)每個(gè)人都產(chǎn)生同樣的效果。因此,益生菌不應(yīng)該作為“一刀切”的補(bǔ)充劑,而應(yīng)該根據(jù)個(gè)體的需求量身定制。
益生菌功效“因狀而異”
腸道屏障是一種微妙的單細(xì)胞層,可以保護(hù)身體其他部位免受腸道中其他潛在有害細(xì)菌的侵害。來自科克雷爾工程學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn),益生菌是否有益取決于人體腸道屏障,當(dāng)腸道屏障健康的時(shí)候,益生菌是有益的;但是當(dāng)腸道屏障受到損害時(shí),益生菌就會(huì)像任何其他通過受損腸屏障逃逸到人體內(nèi)的細(xì)菌一樣產(chǎn)生危害。2018年9月發(fā)表在世界頂級(jí)雜志《細(xì)胞》(Cell)上的研究也對(duì)公認(rèn)的“特殊人群補(bǔ)充益生菌有益”的結(jié)論提出了質(zhì)疑。該研究發(fā)現(xiàn),志愿者在服用抗生素后補(bǔ)充益生菌時(shí),雖然有益于新的益生菌的存活,但卻妨礙了正常菌群的自我恢復(fù)。這項(xiàng)研究結(jié)果揭示益生菌對(duì)抗生素使用者可能存在潛在副作用,甚至可能長(zhǎng)期干擾其腸道微生物組,而腸道微生物組的改變已被公認(rèn)與肥胖、過敏和炎癥性疾病有關(guān)。因此,不能盲目補(bǔ)充益生菌,需“因狀而異”。
益生菌功效“因量而異”
目前研究表明,益生菌進(jìn)人人體并發(fā)揮功效,首先需要滿足3個(gè)條件:一是經(jīng)受住人體強(qiáng)大的胃酸洗禮;二是能夠在人體腸道內(nèi)定植;三是在數(shù)量上占據(jù)優(yōu)勢(shì)。人體腸道含有以103個(gè)細(xì)菌,而普通的益生菌產(chǎn)品里面含有10~10”個(gè)細(xì)菌,即使吃下去的益生菌產(chǎn)品里面的所有細(xì)菌都能抵御胃酸,最終在腸道內(nèi)存活并定植,它們還要在復(fù)雜的微生態(tài)環(huán)境中與近400種正常菌群會(huì)合,表現(xiàn)出棲生、互生、偏生、競(jìng)爭(zhēng)或吞噬等復(fù)雜關(guān)系,因此益生菌的數(shù)量還是不能多到可以顯著地改變?nèi)梭w內(nèi)部的生態(tài)系統(tǒng)。打個(gè)簡(jiǎn)單的比喻,把健康人體內(nèi)原有的菌群比作大海,吃下去的益生菌就像是給大海倒了一桶水,除了看到一圈水紋,不會(huì)有太大的變化。因此,益生菌的功效不可能“一蹴而就”,還需要更多的理論臨床研究和實(shí)踐指導(dǎo)。
人類使用益生菌的歷史很長(zhǎng),但研究它的時(shí)間卻還很短。目前,雖然各種益生菌已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中,但其對(duì)人體有益的其他更多功能仍有待發(fā)現(xiàn)。目前的科學(xué)結(jié)果還無法完全保障益生菌在所有情況下都是安全的,因此大量的人體臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是不可或缺的,此外,體外試驗(yàn)只是益生菌研究的第一步,隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照試驗(yàn)才是確認(rèn)益生菌補(bǔ)充劑效果和安全性的重要依據(jù)。
在人的一生中,人體微生物群隨年齡、身體狀況、服用藥物、飲食習(xí)慣、生活方式等不斷變化。因此,不同個(gè)體,甚至是同一個(gè)體在不同的年齡、不同的生活方式下服用同樣的益生菌產(chǎn)品,結(jié)果可能都會(huì)有很大的差異。隨著高通量測(cè)序、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物信息學(xué)在人體健康領(lǐng)域的應(yīng)用,以及基因組學(xué)和大數(shù)據(jù)概念在腸道微生物研究中的應(yīng)用,有關(guān)腸內(nèi)微生物菌群、腸內(nèi)微生態(tài)的科學(xué)探索和研究不斷深人,高質(zhì)量的科研成果將會(huì)不斷累積,對(duì)益生菌種類和組合、劑量、時(shí)間和給藥模式的變化所產(chǎn)生的不同結(jié)果(有益和無益)也將更加明晰,必將開發(fā)出可準(zhǔn)確檢測(cè)個(gè)體對(duì)某種益生菌是“抵抗者”還是“持留者”的技術(shù),建立“微生物群檔案”,進(jìn)而根據(jù)每個(gè)個(gè)體的“檔案”有針對(duì)性地選擇最適當(dāng)?shù)囊嫔旰徒M合,提供“量身定制”的個(gè)性化微生物補(bǔ)充劑的最優(yōu)化方案,實(shí)現(xiàn)“未病預(yù)防,疾病治療”的益生菌補(bǔ)充干預(yù)療法。
越來越多的研究成果證實(shí),腸道微生物終將改變營(yíng)養(yǎng)和醫(yī)學(xué)的未來。
[1]王志鋼,劉彬,于春媛,等.益生菌的保健功能及其在保健食品中的應(yīng)用.食品與藥品,2018.
[2] Sabina F. Microorganisms with claimed probiotic properties:?overview of recent literature. International Journal of EnvironmentalResearch and Public Health, 2014, l1: 4545-4767.
[3]張家超,郭壯,孫志宏,等.益生菌對(duì)腸道菌群的影響——以Lactobacillus?casei?Zhang研究為例.中國(guó)食品學(xué)報(bào),2011,11(9).
[4]王娜娜,霍貴成,李春,等.益生菌對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病作用的研究進(jìn)展.食品科學(xué).2018.
[5]翟云,托婭.益生菌的免疫調(diào)節(jié)作用及其相關(guān)應(yīng)用研究進(jìn)展.中國(guó)微生態(tài)學(xué)雜志,2018.
[6]黃文麗,夏永軍,艾連中,等.益生菌降f脂作用及機(jī)制研究進(jìn)展.工業(yè)微生物,2018,48(04):67-74.
[7]張娟,陳堅(jiān).益生菌功能開發(fā)及其應(yīng)用性能強(qiáng)化.科學(xué)通報(bào),2019,64(03):246-259.
[8] Kothari D, Patel S, Kim S K. Probiotic supplements might not be?universally-effective and safe: A review. Biomed Pharmacother. 2018,111: 537-547.
[9] Vahabnezhad E, Mochon A B, Wozniak L J, et al. Lactobacillus?bacteremia associated with probiotic use in a pediatric patient with?ulcerative colitis. Journal of Clinical Gastroenterology, 2013, 47(5): 437-439.
[10] Mater D D, Langella P, Corthier G, et al. A Probiotic Lactobacillus?strain can acquire vancomycin resistance during digestive transit in?mice. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology, 2008,14(1-3): 123-127.
[11]時(shí)云朵,任燕,孫豪.益生菌潛在安全性的現(xiàn)狀及對(duì)策.飼料博覽,2018(5).
[12] Olier M, Marcq I, Salvador-Cartier C, et al. Genotoxicity of?Escherichia coli Nissle 1917 strain cannot be dissociated from it?sprobiotic activity. Gut Microbes, 2012, 3(6): 501-509.
[13] Schnadower D, Tarr P I, Casper T C, et al. Lactobacillus rhamnos?us?GG versus placebo for acute gastroenteritis in children. N Engl J Med,2018, 379: 2002-2014.
[14] Freedman S B, Williamson-Urquhart S, Farion K J, et al. Multicenter
trial of a combination probiotic for children with gastroenteritis. N?Engl J Med, 2018, 379: 2015-2026.
[15] Suez J, Zmora N, Zilbermanschapira G, et al. Post-antibiotic gut?mucosal microbiome reconstitution is impaired by probiotics and?improved by autologous FMT. Cell, 2018, 174(6).
[16]許珂,魏萍.益生菌作用機(jī)制的研究進(jìn)展.中國(guó)微生態(tài)學(xué)雜志,2009,21(1):90-92.
[17] Shin W, Kim H J. Intestinal barrier dysfunction orchestrates the?on?set of inflammatory host-microbiome cross-talk in a human gut?inflammation-on-a-chip. Proceedings of the National Academy ofSciences, 2018, 10.
關(guān)鍵詞:益生菌?腸道菌群?安全性?個(gè)性化定制