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補充益生菌對肥胖機體免疫調節(jié)作用的研究進展

2021-10-31 11:26:02蒙雙利孟薈萃
食品科學 2021年19期
關鍵詞:調節(jié)作用益生菌細胞因子

蒙雙利,孟薈萃,2,3,

(1.中山大學公共衛(wèi)生學院(深圳),廣東 深圳 518106;2.廣東省營養(yǎng)膳食與健康重點實驗室,廣東 廣州 510080;3.廣東省營養(yǎng)轉化工程技術研究中心,廣東 廣州 510080)

隨著經(jīng)濟水平的提高,居民的膳食結構和生活方式發(fā)生改變,能量攝入過量導致的超重和肥胖已成為嚴峻的全球公共衛(wèi)生問題[1]。世界衛(wèi)生組織2016年報道,全球超過19億成人超重,其中超過6.5億成人肥胖[2]。2014年國民體質監(jiān)測公報顯示,我國成年人和老年人的超重率分別為32.7%和41.6%,肥胖率分別為10.5%和13.9%[3]。2004—2014年,中國成人肥胖率上升了近90%[4],超重與肥胖已經(jīng)成為影響國民體質的突出問題。肥胖是多因素導致的機制復雜的慢性疾病,除誘發(fā)心血管疾病、2型糖尿病和睡眠呼吸暫停等疾病的健康風險外[5],近些年研究發(fā)現(xiàn)肥胖會導致免疫功能損傷[6]。動物研究證實肥胖會導致T淋巴細胞功能障礙[7],適應性免疫的記憶功能減弱[8],樹突狀細胞(dendritic cell,DC)數(shù)量減少且抗原提呈能力受損等[9]。在流感大流行期,肥胖成人疫苗接種反應不理想,免疫記憶維持不佳[10-11]。肥胖誘導免疫功能低下的潛在機制尚未明確,有研究認為可能與肥胖誘導的腸道菌群失衡有關[12-13]。

益生菌是對宿主健康有益的活微生物[14],研究表明益生菌可以通過直接與免疫細胞接觸或調節(jié)腸道菌群組成來改善宿主免疫功能[15-19]。因此,補充益生菌可能是改善肥胖者受損的免疫功能的一個有效途徑[20]。本文從益生菌對適應性免疫與固有免疫的影響為切入點,綜述了益生菌對肥胖機體的免疫調節(jié)作用,并且討論了菌株特異性、益生菌補充方式、補充劑量、使用者狀態(tài)等對免疫調控的影響,進一步加深益生菌對肥胖機體免疫調節(jié)作用的認識,為合理應用益生菌提供參考。

1 肥胖與免疫

1.1 免疫系統(tǒng)概述

免疫系統(tǒng)由固有免疫和適應性免疫構成。固有免疫包括黏膜上皮屏障、抗菌蛋白質以及DC、巨噬細胞、自然殺傷(natural killer,NK)細胞、中性粒細胞等免疫細胞,是機體非特異性防御病原體的第一道防線[21]。固有免疫還能激活適應性免疫,DC和巨噬細胞等抗原呈遞細胞將抗原成分內(nèi)吞并向次級淋巴器官遷移,通過主要組織相容性復合體向T細胞呈遞抗原肽,從而啟動T細胞的活化、增殖和細胞因子分泌。其中DC是唯一能激活初始T細胞的抗原呈遞細胞,在啟動特異性免疫過程中起著關鍵作用[22]。

適應性免疫在機體清除外來病原體、抵抗感染的過程中發(fā)揮重要作用。適應性免疫細胞包括T細胞和B細胞。B細胞參與體液免疫反應,產(chǎn)生抗體。T細胞參與細胞介導的免疫反應,細胞毒性CD8+T細胞和輔助性CD4+T細胞是T細胞的主要亞群[23]。輔助T(T helper,Th)細胞主要分為Th1細胞和Th2細胞,共同協(xié)調免疫反應的平衡。Th1細胞主要參與細胞介導的免疫,Th2細胞參與體液免疫。后續(xù)發(fā)現(xiàn)了更多的Th亞群,包括Th17、Th22、Th9細胞和調節(jié)性T細胞(regulatory T cells,Treg細胞),也參與免疫反應的平衡調控[24-25]。免疫記憶是適應性免疫的一個獨特標志,特點是機體第一次與抗原接觸后,部分適應性免疫細胞分化成為長期存在的記憶性細胞,對二次感染的特定病原體迅速產(chǎn)生免疫反應[26]。

1.2 肥胖與免疫功能損傷

肥胖不僅誘發(fā)慢性代謝性疾病[5],還導致機體免疫功能低下。研究推斷肥胖是甲型H1N1流感大流行導致發(fā)病率或死亡率增加的獨立危險因素[10]。在流感大流行期,肥胖成人疫苗接種反應不理想,且肥胖導致流感感染后免疫記憶維持不佳[10-11,27]。動物研究也表明,肥胖影響機體免疫記憶。與瘦小鼠相比,肥胖小鼠再次接種流感疫苗后產(chǎn)生流感特異性記憶性CD8+T細胞的數(shù)量減少了1/3,且受到刺激時,記憶性CD8+T細胞干擾素(interferon,IFN)-γ分泌量減少了一半以上,表明肥胖導致小鼠記憶T細胞數(shù)量減少,功能顯著降低[8]。此外,還發(fā)現(xiàn)肥胖小鼠由于白細胞介素(interleukin,IL)-2、IL-6、IL-12等細胞因子濃度改變,導致感染流感病毒的過程中,肺部DC數(shù)量減少,且DC的抗原提呈能力受損[9]。除上述表現(xiàn),動物研究還發(fā)現(xiàn)與正常體質量小鼠相比,肥胖小鼠肺部NK細胞活性相關細胞因子的mRNA表達水平受抑制[28],肝臟自然殺傷T(natural killer T,NKT)細胞數(shù)量減少[29],外周血單核細胞減少[30],DC與巨噬細胞分泌腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的能力降低[31],腹膜與脾臟巨噬細胞的吞噬功能顯著降低[32],小腸固有層巨噬細胞、免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)A+細胞數(shù)量銳減[32],肝、附睪、腸系膜和外周血B細胞浸潤增加[33],血清卵清蛋白(ovalbumin,OVA)特異性IgG水平降低[32],體內(nèi)Treg細胞占比顯著降低[29-30,33-34],Th17細胞占比顯著增加[30-31,33-34],肝CD8+T細胞占比增加[33]。其他多個物種中也觀察到肥胖對象T細胞功能障礙[7]。

肥胖所致的巨噬細胞、Th17細胞和Treg細胞等免疫細胞及其分泌的細胞因子異常與肥胖機體的慢性低水平炎癥有密切關聯(lián)。肥胖機體脂肪組織擴張的過程中,肥大的脂肪細胞可產(chǎn)生促炎性細胞因子和趨化因子,引發(fā)局部炎癥反應,同時趨化因子信號使巨噬細胞向脂肪組織浸潤增加,巨噬細胞活化產(chǎn)生更多的促炎性細胞因子和趨化因子,放大了炎癥信號,引起局部或全身低水平慢性炎癥[35]。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)巨噬細胞不止一種活化類型,M1型活化的巨噬細胞是促炎性的,而M2型活化的巨噬細胞是抗炎性的[36]。還有研究表明CD4+T細胞亞群失衡與肥胖導致的炎癥有關。Th17細胞屬于促炎性免疫細胞,其分泌的促炎性細胞因子IL-17可調節(jié)下游炎性細胞因子的表達。Treg細胞屬于抗炎性免疫細胞,可通過分泌抗炎性細胞因子和誘導M2型巨噬細胞,發(fā)揮其免疫抑制作用。因此,Th17細胞、Treg細胞間的失衡與肥胖引起的機體低水平炎癥有關[37]。

隨著肥胖與免疫功能關系研究的深入,腸道菌群也逐漸成為備受關注的影響因素[13]。人類的胃腸道有100萬億細菌,與古細菌、真菌和病毒共同形成腸道微生物群[38]。腸道微生物菌群參與維持宿主免疫,與固有免疫和適應性免疫均具有密切聯(lián)系[38-41]。使用不同程度抗生素誘導的腸道菌群失調小鼠在接種流感病毒后,其Th1、Th2、Treg細胞等Th細胞亞群構成有差異[42]。腸道菌群的組成還對小鼠感染流感病毒后特異性CD4+T細胞和特異性CD8+T細胞的生成以及B細胞產(chǎn)生的抗體反應有重要影響[20]。肥胖人群與正常體質量人群相比,腸道菌群多樣性降低,腸道菌群組成紊亂[12],擬桿菌門豐度減少,厚壁菌門豐度增加[43],這可能是正常體質量人群和肥胖人群感染流感病毒時癥狀嚴重程度不同的原因之一[13]。

2 益生菌

腸道天然存在大量定植微生物構成的腸道菌群。優(yōu)勢菌群的種類與腸道菌群有益菌比例都影響宿主營養(yǎng)的吸收代謝,還與宿主免疫功能相關[44-45]。益生菌是當給予一定劑量時能給宿主帶來健康益處的活微生物[14]。益生菌有眾多種屬,常見的主要有乳桿菌屬(Lactobacillus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、丙酸桿菌屬(Propionibacterium)等[46]。研究表明,補充益生菌有助于調節(jié)免疫力、平衡腸道菌群,可能有助于預防和治療多種免疫相關的疾病,如濕疹、哮喘和慢性炎癥性腸炎[47-48]。益生菌的作用機制除了與其與病原微生物競爭黏附部位、產(chǎn)生短鏈脂肪酸、增強黏膜屏障和直接對抗病原體相關外,跟其調節(jié)宿主免疫反應的能力也有很大關聯(lián)[15]。益生菌的種屬、補充方式、補充劑量、使用者的狀態(tài)不同,所取得的效果不盡相同[16-19]。

3 益生菌對肥胖機體的免疫調節(jié)作用

3.1 益生菌對肥胖人群或動物適應性免疫的調節(jié)作用

補充益生菌對肥胖人群或動物T細胞和B細胞的數(shù)量和功能等適應性免疫反應調節(jié)作用見表1(表格順序為先單株菌后混合菌,單株菌依照益生菌菌株名排列)。其調節(jié)作用受攝入的菌株、劑量、時長等諸多因素的影響。

表1 益生菌對肥胖人群或動物適應性免疫的調節(jié)作用Table1 Immunomodulatory effect of probiotics on adaptive immunity of obese individuals and experimental animals

3.1.1 益生菌對肥胖人群或動物T細胞的調節(jié)作用

人群和動物研究均探討了益生菌對肥胖機體T細胞及其亞群分布的影響。在一項隨機雙盲對照臨床實驗中,肥胖成年人每天服用含B. lactisBB12、L. acidophilusLA5、L. caseiDN001等益生菌各2×1010CFU的發(fā)酵乳,連續(xù)8 周,與干預前基線對比,外周血單個核細胞中的Foxp3基因表達量顯著增加,Tbet、ROR-γt基因表達量顯著減少[51]。實驗結果提示這種益生菌酸奶可能使肥胖人群外周血中Treg細胞數(shù)量增加,Th1、Th17細胞數(shù)量減少。

益生菌調節(jié)T細胞及其亞群的分布的動物研究有許多成果。與未服用益生菌的肥胖小鼠相比,連續(xù)14 周,每天攝取1×109CFUB. pseudocatenulatumCECT 7765的肥胖小鼠,肝或外周血Treg細胞的占比顯著提高[33]。連續(xù)6~17 周,每天攝取2×109CFUB. adolescentsIM38、3.5×105CFUL. reuteriATCC 6475或1×109CFU 混合雙菌(B. lactisLMG P-28149和L. rhamnosusLMG S-28148)的肥胖小鼠,與對照組相比,結腸、腸系膜淋巴結或附睪脂肪組織中Treg細胞數(shù)量和占比顯著提高,Th17細胞數(shù)量和占比顯著減少[30,34,50]。肥胖小鼠連續(xù)60 d每天攝取3×108~2.4×109CFUL. caseiCRL 431,與對照組相比,肝CD4+T細胞占比減少,肝或小腸固有層Th17細胞數(shù)量顯著減少[29]。高脂飲食的小鼠連續(xù)90 d每天攝取1×109CFUL. rhamnosusGG或馬蘇里拉奶酪提取的天然乳酸菌,與對照組相比,附睪脂肪Treg細胞、CD4+T細胞占比顯著增加,CD8+T細胞占比顯著減少[49]。以上研究證實,多種益生菌均具有調節(jié)肥胖動物外周血或組織T細胞及其亞群的分布的功能。

單一菌株與混合菌株的益生菌對T細胞亞群的調節(jié)作用存在差異。某研究對比了相同條件下,同等劑量的兩種益生菌產(chǎn)品對高脂飲食的小鼠干預后,小鼠附睪脂肪免疫細胞計數(shù)的改變。結果表明,兩種益生菌產(chǎn)品都能顯著提高Treg細胞占比,而天然乳酸菌的調節(jié)效果優(yōu)于L. rhamnosusGG[49]。該實驗中的天然乳酸菌提取自馬蘇里拉奶酪,不是單株益生菌,主要由L. delbrueckii、L. fermentum、Leuconostoc lactis組成[49],推測其具有更優(yōu)的效果可能是天然混合株益生菌存在協(xié)同作用或是其中某些菌株調節(jié)T細胞亞群的作用非常顯著[52]。

益生菌的補充方式也可能對T細胞及其亞群分布的調節(jié)效果有影響。在同一實驗中,肥胖小鼠分別以菌溶液或發(fā)酵乳的方式攝取L. caseiCRL 431,與未攝取益生菌的肥胖小鼠相比,菌溶液組肝CD4+T細胞占比顯著降低,而發(fā)酵乳組肝CD4+T細胞占比雖然有降低趨勢但不具有統(tǒng)計學意義[29]。同種益生菌采用不同的補充方式將獲得不一樣的免疫細胞數(shù)量調節(jié)效果,因此,探討益生菌的高效食用方法,可能有利于可以更好地發(fā)揮益生菌的免疫調節(jié)作用。

益生菌可能調節(jié)T細胞的細胞因子分泌功能。與未服用益生菌的肥胖小鼠相比,連續(xù)6 周,每天攝取2.4×109CFUB. adolescentsIM38的肥胖小鼠結腸IL-17水平下降,但研究數(shù)量太少無法明確[34]。

總體而言,在人類和動物實驗中,肥胖的實驗對象連續(xù)每天攝入一定劑量的益生菌,可以有效提高Treg細胞數(shù)量及亞群分布。對于肥胖成人,攝入含B. lactisBB12、L. acidophilusLA5和L. caseiDN001的益生菌混合物可使外周血Treg細胞數(shù)量增加,Th1、Th17細胞數(shù)量減少。對于肥胖動物,如B. pseudocatenulatumCECT 7765、B. adolescentsIM38、L. reuteriATCC 6475、L. rhamnosusGG、混合雙菌或天然乳酸菌,均能顯著提高組織中Treg細胞數(shù)量或占比;B. adolescentsIM38、L. caseiCRL 431、L. reuteriATCC 6475或混合雙菌均能顯著降低組織中Th17細胞數(shù)量或占比。Treg細胞與Th17細胞的數(shù)量變化提示有效益生菌具有改善肥胖機體慢性低水平炎癥的作用。L. caseiCRL 431還可使肝CD4+T細胞占比減少,而L. rhamnosusGG或天然乳酸菌使附睪CD4+T細胞占比增加,CD8+T細胞占比減少。益生菌對肥胖機體T細胞亞群分布的調節(jié)效果可能與益生菌菌株和補充方式有關。兩項比較實驗發(fā)現(xiàn),天然混合菌株提高附睪脂肪Treg細胞比例的效果可能比單一L. rhamnosusGG的效果更好,L. caseiCRL 431采用菌溶液的補充方式才能發(fā)揮降低肝CD4+T細胞占比的作用。然而僅有兩項實驗仍不能確定益生菌菌株和補充方式是否為益生菌調節(jié)T細胞作用的影響因素。此外,T細胞增殖和細胞因子分泌是T細胞發(fā)揮免疫效應的重要方式,然而目前T細胞功能相關研究結果僅有B. adolescentsIM38可能降低IL-17水平。益生菌是否有調節(jié)T細胞增殖和細胞因子分泌的潛力仍有待進一步探索。

3.1.2 益生菌對肥胖人群或動物B細胞的調節(jié)作用

目前尚無益生菌對肥胖人群B細胞數(shù)量或功能的研究。一些動物實驗證實了益生菌對肥胖小鼠的B細胞分布具有調節(jié)作用。與未服用益生菌的肥胖小鼠相比,肥胖小鼠連續(xù)14 周每天攝取1×109CFUB. pseudocatenulatumCECT 7765,附睪脂肪、腸系膜淋巴結或外周血中B細胞占比減少[33]。肥胖小鼠連續(xù)60 d每天攝取1.8×109~4×109CFUL. caseiCRL 431,與對照組相比,小腸固有層IgA+細胞數(shù)量顯著增加[32]。不同益生菌菌株對B細胞分布的調節(jié)作用有差異。

益生菌的補充方式可能對B細胞數(shù)量的調節(jié)效果有影響。Nunez等觀察了肥胖小鼠連續(xù)60 d以菌溶液或發(fā)酵乳的方式攝取L. caseiCRL 431后小腸固有層免疫應答改變。與肥胖對照組相比,菌溶液組IgA+細胞數(shù)量無顯著差異,而發(fā)酵乳組IgA+細胞數(shù)量顯著增加,甚至接近正常體質量對照組水平[32]。這表明發(fā)酵乳可能是這種益生菌達到升高IgA+細胞數(shù)量效果的適宜補充方式。因此益生菌所在基質對于益生菌在調節(jié)B細胞數(shù)量時的作用可能有影響。

通常認為益生菌可以調節(jié)免疫功能,因此現(xiàn)在也有基于益生菌可調節(jié)特異性免疫反應的假設的嘗試實驗。肥胖會導致小鼠血清OVA特異性IgG水平降低,實驗嘗試給肥胖小鼠補充L. caseiCRL 431以增強B細胞分泌特異性抗體功能,然而無論是以菌溶液方式每天攝取3×108~1.2×109CFU,還是以發(fā)酵乳方式每天攝取1.8×109~4×109CFU,與未攝取益生菌的肥胖小鼠相比,肥胖小鼠血清OVA特異性IgG水平并沒有提高[32]。這表明采用以上干預方法,L. caseiCRL 431都不能增強宿主對OVA的特異性抗體反應。

總的來說,以上動物實驗結果表明,攝入B.pseudocatenulatumCECT 7765可以減少B細胞的組織浸潤和外周血B細胞占比,而攝入L. caseiCRL 431可以提高小腸固有層IgA+細胞數(shù)量,益生菌對肥胖小鼠B細胞分布的調節(jié)作用可能具有菌株特異性。益生菌的補充方式可能影響調節(jié)效果,其機制待進一步闡明。使用益生菌調節(jié)特異性免疫反應的嘗試未達到預期效果,然而目前研究數(shù)量較少,可能需要調整益生菌菌株、劑量、補充時長等因素進一步探索。

3.2 益生菌對肥胖人群或動物固有免疫的調節(jié)作用

目前的研究表明,益生菌對肥胖動物巨噬細胞、DC、NKT細胞等固有免疫細胞的數(shù)量分布或功能有調節(jié)作用,攝入的菌株、劑量、時長取得的固有免疫調節(jié)效果不同(表2)。

表2 益生菌對肥胖人群或動物固有免疫的調節(jié)作用Table2 Immunomodulatory effect of probiotics on innate immunity of obese individuals and experimental animals

3.2.1 益生菌對肥胖人群或動物單核細胞/巨噬細胞的調節(jié)作用

目前益生菌對單核細胞、巨噬細胞調節(jié)作用的研究尚缺少人群實驗。已經(jīng)有一些動物實驗證實了益生菌對巨噬細胞數(shù)量及分布有顯著影響[29,33,49-50,54-55],而暫未發(fā)現(xiàn)益生菌對肥胖動物外周血單核細胞數(shù)量有調節(jié)作用[33]。與未攝取益生菌的肥胖小鼠相比,肥胖小鼠連續(xù)90 d每天攝取1×109CFUL. rhamnosusGG或天然乳酸菌,附睪脂肪CD11b+活化白細胞和F4/80+巨噬細胞占比減少[49]。肥胖小鼠連續(xù)42~60 d每天攝取3×108~2.4×109CFUL. caseiCRL 431或1.2×109CFUL. plantarumNCIMB8826,肝巨噬細胞占比增加或代表巨噬細胞浸潤的標志物CD68的表達量增加[29,55]。肥胖小鼠連續(xù)12~14 周每天攝取3×109~4×109CFUL. gasseriSBT2055或1×109CFUB. pseudocatenulatumCECT 7765,與對照組相比,肝、腸系膜淋巴結或附睪脂肪組織中巨噬細胞占比減少,肝或附睪脂肪巨噬細胞M1亞型(F4/80+CD11c+CD206-)與M2亞型(F4/80+CD11c-CD206+)的比值下降[33,54]。肥胖小鼠連續(xù)7 周每天攝入1×109CFUB. lactisLMG P-28149或L. rhamnosusLMG S-28148,或連續(xù)17 周每天攝入總量1×109CFU的前述兩種菌的組合,與對照組比較,附睪脂肪巨噬細胞F4/80、CD11b、CD11c、CD68表達量減少[50]。此外,肥胖小鼠連續(xù)60 d每天攝取3×108~4×109CFUL. caseiCRL 431,小腸固有層巨噬細胞占比與對照組比較無顯著差異[32],而肝巨噬細胞占比顯著提高[29]。這提示益生菌對肥胖動物巨噬細胞數(shù)量及分布的調節(jié)作用可能與組織部位有關,因此探究益生菌的免疫調節(jié)作用時最好全面評估各組織器官的免疫細胞改變而不是局限于益生菌直接接觸的腸道,以發(fā)現(xiàn)益生菌的免疫調節(jié)作用部位。

目前,益生菌對肥胖動物巨噬細胞功能調節(jié)的研究僅有兩項。其中一項研究表明,益生菌對肥胖動物巨噬細胞的細胞因子分泌能力和吞噬功能具有調節(jié)作用。與未攝取益生菌的肥胖小鼠相比,肥胖小鼠連續(xù)7 周每天攝取5×108CFUB. pseudocatenulatumCECT 7765后,腹膜巨噬細胞吞噬功能提高,經(jīng)1 μg/mL LPS刺激后TNF-α分泌量顯著增多[31]。另一項研究表明,益生菌的補充方式可能對肥胖動物巨噬細胞吞噬功能有影響。連續(xù)60 d以發(fā)酵乳或菌溶液的補充方式給予肥胖小鼠L. caseiCRL 431,發(fā)現(xiàn)在注射OVA前,與肥胖對照組相比,發(fā)酵乳組和菌溶液組肥胖小鼠,腹膜和脾臟巨噬細胞吞噬功能均顯著提高。注射OVA后,菌溶液組腹膜和脾臟巨噬細胞吞噬功能均顯著提高,而發(fā)酵乳組僅腹膜巨噬細胞吞噬功能提高[32]。該研究提示L. caseiCRL 431有提升巨噬細胞吞噬功能作用,且菌溶液可能是一種更為高效的補充方式。然而目前研究數(shù)量不多,因此益生菌對肥胖機體巨噬細胞功能是否具有調節(jié)作用及其補充方式是否有影響仍待探討。

總的來說,每天給予肥胖動物一定劑量的益生菌,可顯著改變組織巨噬細胞數(shù)量,可能提高巨噬細胞功能,可以調節(jié)脂肪組織巨噬細胞亞型比值,使抗炎性作用的M2型巨噬細胞占比增多,提示有效益生菌菌株能改善肥胖機體引起的低水平炎癥。綜合多個研究發(fā)現(xiàn),不同的益生菌對巨噬細胞數(shù)量調節(jié)呈現(xiàn)不一樣的趨勢。有些益生菌下調組織中巨噬細胞數(shù)量,如B.lactisLMG P-28149、L. gasseriSBT2055、L. rhamnosusLMG S-28148、L. rhamnosusGG、混合雙菌或天然乳酸菌,均能使肥胖動物附睪脂肪巨噬細胞浸潤顯著減少,B. pseudocatenulatumCECT 7765可使肝和腸系膜淋巴結巨噬細胞減少。而有些益生菌則提高了組織中的巨噬細胞數(shù)量,如L. caseiCRL 431和L. plantarumNCIMB8826使肥胖動物肝巨噬細胞數(shù)增多。調節(jié)趨勢不一致的原因為,不同實驗中的肥胖對照組與正常體質量組相比,巨噬細胞數(shù)量本就不一致[29,33]。上述益生菌的調節(jié)作用都可視作有效改善了肥胖所致的巨噬細胞數(shù)量異常。除了對巨噬細胞數(shù)量的調節(jié),L. gasseriSBT2055和B. pseudocatenulatumCECT 7765還可調控肝和附睪脂肪巨噬細胞亞型比值,B. lactisLMG P-28149和L. rhamnosusLMG S-28148無論單獨使用還是組合使用均能減少附睪脂肪巨噬細胞多個標志物表達。此外,B. pseudocatenulatumCECT 7765還可能提高腹膜巨噬細胞細胞因子分泌和吞噬功能,L. caseiCRL 431可能提高腹膜或脾臟巨噬細胞吞噬功能,且以菌溶液形式攝入效果更好。然而目前益生菌對肥胖動物巨噬細胞功能調節(jié)的研究較少,仍不能得到確切結論。

3.2.2 益生菌對肥胖人群或動物樹突狀細胞的調節(jié)作用

目前益生菌對肥胖機體DC調節(jié)作用暫無人群實驗。肥胖小鼠連續(xù)7 周每天攝入5×108CFUB. pseudocatenulatumCECT 7765,與對照組相比,骨髓源DC經(jīng)1 μg/mL LPS刺激后,TNF-α分泌量增多,IL-10分泌量減少。骨髓源DC誘導T細胞增殖的能力顯著提高,且在DC與T細胞數(shù)量比為1∶4時效果最好,1∶1或1∶2的細胞數(shù)量比也呈現(xiàn)出一定的效果[31]。說明這種益生菌可以調節(jié)DC分泌細胞因子能力,還可以輔助DC成熟啟動T細胞增殖反應。

以上研究表明,B. pseudocatenulatumCECT 7765可提高肥胖小鼠骨髓源DC細胞功能,然而目前相關實驗研究僅一項,益生菌是否能調節(jié)肥胖機體DC數(shù)量或功能仍需要更多研究確證。

3.2.3 益生菌對肥胖人群或動物自然殺傷細胞的調節(jié)作用

目前益生菌對肥胖機體NK細胞調節(jié)作用研究較少且缺少人群實驗?,F(xiàn)有研究表明,益生菌可能通過上調肺NK細胞活性來促進肥胖宿主健康。與未攝入益生菌的肥胖小鼠相比,肥胖小鼠連續(xù)8 周每天攝入1×108CFUL. rhamnosusGG或熱滅活的L. gasseriTMC0356,均可使肺部NK細胞活性相關的mRNA表達增強[28,56]。值得關注的是,L. gasseriTMC0356非活性菌形式也能提高呼吸道免疫反應[28],非活性菌產(chǎn)品易于生產(chǎn)、貯存,開發(fā)此類產(chǎn)品有可觀的市場前景和經(jīng)濟效益,但這與傳統(tǒng)益生菌的定義不一致,且僅一項研究不能確證非活菌的效能,其作用機制也有待深入探討。

NKT細胞是特殊的固有類淋巴細胞,NKT被激活后可以活化NK細胞[57]。肥胖小鼠連續(xù)60 d每天攝取6×108~2.4×109CFUL. caseiCRL 431發(fā)酵乳可以使肝NKT細胞比例顯著提升,而3×108~1.2×109CFU菌溶液沒有效果[29],但僅通過這一項實驗,難以得到益生菌攝入方式是否影響NKT細胞數(shù)量的準確結論。

3.2.4 益生菌對肥胖動物固有免疫模式識別受體和信號通路的調節(jié)作用

微生物模式識別受體與固有免疫信號通路有關。已知益生菌與腸黏膜免疫細胞上的Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)或其他微生物模式識別受體相互作用,從而直接影響其模式識別受體分子,如腸道菌可以通過TLR刺激DC,通過固有免疫和適應性免疫的交互關聯(lián),潛在地調節(jié)Th1/Th2細胞的平衡[58],促進T細胞細胞因子的分泌[59]。與未攝取益生菌的肥胖小鼠比較,肥胖小鼠連續(xù)13~14 周每天攝入1×109CFUB. pseudocatenulatumCECT7765,海馬體中TLR2基因和小腸TLR2蛋白表達顯著降低[53],腸系膜淋巴結TLR4表達下降[33]。益生菌干預可能改善肥胖導致的模式識別受體表達水平異常,但目前研究數(shù)量較少證據(jù)不充分,仍需要進一步研究。

3.3 益生菌對肥胖的免疫調節(jié)作用特點

益生菌對肥胖機體固有免疫或適應性免疫均具有影響。在適應性免疫方面,主要表現(xiàn)為連續(xù)每天攝入一定劑量的益生菌,肥胖成人[51]或肥胖動物[30,33-34,50]的外周血或組織中Treg細胞數(shù)量或比例增加,Th17細胞數(shù)量或比例減少,益生菌可能改善其低水平炎癥。動物實驗中,益生菌對T細胞或B細胞的數(shù)量及分布的調節(jié)作用有菌株特異性[29,32-33,49],并且受益生菌的補充方式影響。除了B. adolescentsIM38可能降低IL-17水平之外[34],益生菌對T細胞細胞因子分泌功能影響的研究不足,對T細胞增殖功能的研究鮮見報道。現(xiàn)有研究尚未能證明益生菌有增強B細胞分泌特異性抗體功能[32]。

在固有免疫方面,缺少人群研究。動物實驗證實,連續(xù)每天攝入一定劑量的益生菌能增加或減少組織中巨噬細胞數(shù)量,具體趨勢與各實驗中動物狀態(tài)有關,益生菌的調節(jié)效果都是改善了其實驗中肥胖所致的巨噬細胞數(shù)量異常[29,33,49-50,54-55]。少量動物實驗表明益生菌還能降低巨噬細胞M1亞型與M2亞型的比值[33,54]、提高巨噬細胞細胞因子分泌和吞噬功能[31-32]、提高DC細胞功能[31]、增強NK細胞活性[28,56]、下調TLR表達[33,53],但以上調節(jié)作用都僅有少量研究證實,尚不能得到準確結論。

單株菌和混合菌株的效果比較仍未能定論?,F(xiàn)有研究認為,B. lactisLMG P-28149和L. rhamnosusLMG S-28148無論單獨使用還是混合使用,對減少附睪脂肪巨噬細胞多個標志物表達的效果一致[50],而單株菌L. rhamnosusGG和天然乳酸菌的混合菌株比較,混合菌株提高附睪脂肪Treg細胞的效果更好[49]。

益生菌的補充方式存在矛盾之處,菌溶液或發(fā)酵乳各有優(yōu)缺點。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),只有菌溶液形式才能減少肝CD4+T細胞數(shù)量[29],只有發(fā)酵乳形式才能增加肝NKT細胞或小腸固有層IgA+細胞數(shù)量[32],無論是菌溶液還是發(fā)酵乳都能增加肝巨噬細胞數(shù)量[29],而對于注射OVA后巨噬細胞吞噬功能,菌溶液能使腹膜和脾臟處細胞功能均提高,發(fā)酵乳僅能提高腹膜處細胞功能[32]。目前研究數(shù)量較少,尚不能得出準確結論,需要進一步探討補充方式的影響。

4 結 語

近年研究證實肥胖會導致免疫功能損傷。益生菌具有免疫調節(jié)作用,在肥胖人群中也是頗受歡迎的保健食品,應用益生菌可能提高肥胖人群免疫力。但益生菌產(chǎn)品種類繁多,針對肥胖機體的免疫調節(jié)效果一直不夠明確。

綜上所述,現(xiàn)有的研究表明益生菌對肥胖機體具有免疫調節(jié)作用,對于固有免疫或適應性免疫均具有影響,且有效益生菌菌株能改善肥胖機體的慢性低水平炎癥。益生菌對肥胖機體免疫調節(jié)可能因益生菌菌株、補充劑量、補充時長、補充方式、宿主狀態(tài)不同,所取得的調節(jié)效果不盡相同。目前相關人群實驗僅有一項,研究數(shù)量不足。一些菌株免疫調節(jié)效果的動物實驗未能涵蓋適應性免疫和固有免疫,許多研究多停留在免疫細胞數(shù)量分布層面,不夠深入,對免疫系統(tǒng)功能和特異性免疫反應的研究不足,益生菌對肥胖機體免疫調節(jié)的機制也有待探討。進一步系統(tǒng)全面地研究常用益生菌對肥胖機體的免疫調節(jié)特性,可以為科學高效地使用益生菌提高肥胖者免疫功能提供理論依據(jù),對提升肥胖群體生活質量和減輕社會公共衛(wèi)生負擔具有現(xiàn)實意義。

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