林炫財(cái),林楊凡,何璇昱,陳希玲,白楊,張亞歷

【提要】 近年來，在全球范圍內(nèi)，用于促進(jìn)健康的非處方益生菌消費(fèi)量有所增加。然而，盡管益生菌的使用已在公眾中大為普及，但許多益生菌菌株和制劑的臨床結(jié)果卻存在矛盾。益生菌大多數(shù)是與人類腸道天然存在的有益細(xì)菌相似的細(xì)菌，且已在多種胃腸道疾病中得到廣泛研究，研究最多的物種包括乳酸桿菌、雙歧桿菌和釀酒酵母菌。有大量證據(jù)表明，益生菌可有效治療或改善急性感染性腹瀉、潰瘍性結(jié)腸炎、腸易激綜合征、壞死性小腸結(jié)腸炎等胃腸道疾病。盡管有大量有關(guān)益生菌的文獻(xiàn)和研究，但在大多數(shù)情況下，益生菌功效的科學(xué)證據(jù)仍然不足。需要付出更多的努力來設(shè)計(jì)和進(jìn)行準(zhǔn)確的人體研究，以證明益生菌在預(yù)防、緩解或治療不同疾病方面的功效。

益生菌被定義為“活微生物，當(dāng)以足夠的量服用時(shí)，可以給宿主帶來健康益處”[1]。益生菌大多數(shù)是與人類腸道天然存在的有益細(xì)菌相似，且已在多種胃腸道疾病中得到廣泛研究，其中研究最多的是乳酸菌、雙歧桿菌或釀酒酵母菌[2]。腸道微生物群由存在于腸道中的微生物組成，可能會(huì)因飲食、生活方式、接觸毒素和使用抗生素而發(fā)生改變，疾病、健康、免疫系統(tǒng)和微生物群變化之間存在關(guān)聯(lián)。益生菌通過與免疫細(xì)胞直接相互作用、改善腸黏膜屏障，在維持胃腸道免疫平衡中起著重要作用[3]。益生菌的功效可以是物種、劑量和疾病特異性的，治療的持續(xù)時(shí)間取決于臨床適應(yīng)證。本文就益生菌在不同胃腸道疾病的應(yīng)用及目前的最新研究進(jìn)展作一綜述。

1 益生菌于胃腸道的作用機(jī)理

1.1 免疫調(diào)節(jié)

益生菌會(huì)對(duì)免疫相關(guān)基因的表達(dá)、炎癥途徑活性和免疫標(biāo)記物水平產(chǎn)生影響，包括調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞核因子κB、絲裂原活化蛋白激酶、磷酸肌醇3激酶、過氧化物酶體增殖物激活受體-γ、白介素(interleukin, IL)-6、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)等多種主要依賴于接觸的機(jī)制[4]。在一些研究中，活細(xì)菌和死細(xì)菌對(duì)基因表達(dá)有不同的影響，這表明細(xì)胞表面和主動(dòng)分泌的分子都可能影響腸道轉(zhuǎn)錄組[5]。益生菌對(duì)宿主的免疫影響包括：通過脂磷壁酸刺激乳桿菌介導(dǎo)的Toll樣受體2依賴性刺激TNF-α分泌[6]；長(zhǎng)雙歧桿菌介導(dǎo)的接觸依賴性IL-10分泌，長(zhǎng)雙歧桿菌細(xì)胞表面胞外多糖35624調(diào)節(jié)腸道和肺中的促炎細(xì)胞因子和T輔助細(xì)胞17反應(yīng)[7]?？偟膩碚f，以上大多數(shù)例子都指出，宿主細(xì)胞與益生菌之間需要物理接觸或接近，以潛在地誘導(dǎo)促炎和抗炎反應(yīng)。

1.2 預(yù)防病原體

益生菌通過附著于上皮細(xì)胞和阻斷病原體的粘附來抑制病原體定植。嗜酸乳桿菌可以通過上調(diào)粘蛋白2、IL-8、IL-1β和TNF-α來拮抗大腸桿菌O157：H7對(duì)腸上皮細(xì)胞的粘附[8]。幾種雙歧桿菌屬已顯示可在體內(nèi)產(chǎn)生乙酸鹽，通過與酸度有關(guān)的機(jī)制抑制產(chǎn)生志賀毒素的大腸桿菌O157：H7的粘附[9]。幾種乳酸菌可以產(chǎn)生細(xì)菌素，它們是具有抗菌活性的化合物。例如，唾液乳桿菌UCC118產(chǎn)生Abp118細(xì)菌素可保護(hù)小鼠免于感染單核細(xì)胞增生性李斯特菌[10]。其他機(jī)制可能涉及細(xì)菌聚量效應(yīng)的中斷。例如，嗜酸乳桿菌La-5抑制了AI-2類自誘導(dǎo)分子活性，并降低了大腸桿菌O157：H7的某些毒力因子的表達(dá)[11]；嗜酸乳桿菌GP1B能抑制艱難梭菌AI-2類自誘導(dǎo)分子活性，將其灌胃給艱難梭菌感染的小鼠可提高其存活率[12]。

1.3 改進(jìn)屏障功能

目前已提出幾種益生菌穩(wěn)定腸屏障功能的潛在機(jī)制，這些機(jī)制已在其他地方進(jìn)行了綜述[13]。它們包括緊密連接相關(guān)蛋白(claudin-1、occludin和ZO-1)的上調(diào)、跨上皮電阻的改善、黏液分泌的促進(jìn)和丁酸鹽水平的升高、以及微生物組調(diào)節(jié)。這些作用可能是由局部分泌的代謝產(chǎn)物介導(dǎo)的。例如，植物乳桿菌產(chǎn)生的羥基-順式-12-十八烯酸(HYA)，已被證明可通過調(diào)節(jié)TNF受體2從而抑制培養(yǎng)液中的緊密連接相關(guān)蛋白通透性，IFN-γ和TNF-α通過G蛋白偶聯(lián)受體(GPR)-40-絲裂原活化蛋白激酶-細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶通路誘導(dǎo)occludin、ZO-1和claudin-1的表達(dá)下調(diào)[14]。在特應(yīng)性皮炎的小鼠模型中，HYA降低皮膚TNF-α并增加claudin-1[15]，并以GPR40的釋放來減輕病原體誘導(dǎo)的牙齦上皮屏障破壞[16]。已有研究表明從鼠李糖乳桿菌GG株純化的兩種分泌蛋白(稱為p40和p75)通過抑制細(xì)胞因子誘導(dǎo)的上皮細(xì)胞凋亡來促進(jìn)腸道上皮穩(wěn)態(tài)[17]。其他作用可能通過直接黏膜黏附實(shí)現(xiàn)，如由乳桿菌菌株粘附于HT29細(xì)胞并誘導(dǎo)MUC3粘蛋白的表達(dá)以減少腸致病性大腸桿菌的粘附，以及干酪乳桿菌與Caco-2細(xì)胞共培養(yǎng)可誘導(dǎo)MUC2粘蛋白的表達(dá)上調(diào)[18]。

1.4 益生菌作用的其他可能機(jī)制

商業(yè)益生菌的先決條件之一包括對(duì)膽鹽介導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制的抵抗力。例如，乳桿菌和雙歧桿菌屬通過產(chǎn)生膽鹽水解酶(bile salt hydrolase，BSH)來抵抗膽汁，BSH可從類固醇核心上將甘氨酸或?；撬峤馀悸?lián)[19]。BSH活性與全身有益的代謝作用有關(guān)，包括減輕小鼠體重和降低血漿膽固醇、甘油三酯水平[20]，以及降低人體內(nèi)膽固醇水平[21]。但是，膽汁酸的去共軛作用可能會(huì)導(dǎo)致飲食的消化不良和膽結(jié)石形成，以及葡萄糖耐量降低[22]。

益生菌通過影響腸-腦軸的信號(hào)傳導(dǎo)，幫助宿主產(chǎn)生抗焦慮、抗抑郁的作用[23]。實(shí)驗(yàn)表明，飼喂鼠李糖乳桿菌的小鼠大腦中特定的區(qū)域γ-氨基丁酸-A受體和γ-氨基丁酸-B受體的mRNA表達(dá)會(huì)發(fā)生變化，這與皮質(zhì)酮對(duì)壓力和焦慮相關(guān)行為的反應(yīng)減弱有關(guān)[24]，而在經(jīng)過迷走神經(jīng)切斷術(shù)的動(dòng)物中沒有觀察到這一現(xiàn)象。然而，同一菌株未能調(diào)節(jié)人類的壓力和認(rèn)知能力[25]。在小鼠實(shí)驗(yàn)中，母鼠的高脂飲食會(huì)導(dǎo)致本身和后代的腸道營(yíng)養(yǎng)不良，最終導(dǎo)致后代社交行為受損，并且通過將不良生物細(xì)菌移植到無菌小鼠中得到證明。用羅伊氏乳桿菌進(jìn)行治療，可恢復(fù)母鼠因高脂飲食而表達(dá)下降的室旁核催產(chǎn)素水平，并改善社交行為[26]。羅伊氏乳桿菌還可能以瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1(transient receptor potential vanilloid subtype 1，TRPV1)依賴性方式在大鼠中表現(xiàn)出抗傷害感受的作用[27]。嗜酸乳桿菌誘導(dǎo)大鼠腸上皮細(xì)胞中μ阿片和大麻素受體的表達(dá)，并在大鼠中產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用[28]。

2 益生菌應(yīng)用于胃腸道疾病

2.1 腸易激綜合征

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一種病因不明的常見且臨床可變的疾病。通常表現(xiàn)為腹痛、腹脹、排便習(xí)慣和/或大便性狀改變。IBS有三種類型：便秘為主的(IBS-C)，腹瀉為主的IBS(IBS-D)和混合型IBS(IBS-M)[29]。最近的一項(xiàng)薈萃分析表明[30]，益生菌可能有效治療IBS 癥狀，但需要注意，沒有一種單一菌株的制劑被證明可有效緩解腹痛或用于治療腹脹、腸胃氣脹和腸急癥。即使在益生菌組合中，也發(fā)現(xiàn)某些藥物可有效減少癥狀持續(xù)性和腹痛評(píng)分，而另一些則無效。一項(xiàng)隨機(jī)，雙盲，安慰劑對(duì)照試驗(yàn)表明[31]，給予酪酸梭菌或安慰劑治療4周，與安慰劑相比，酪酸梭菌可有效改善總體IBS癥狀，表現(xiàn)在減輕腹痛和腹脹、減少大便頻率，提高生活質(zhì)量。對(duì)涉及2 575名IBS兒童和成人的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，益生菌可顯著改善總體癥狀[32]。對(duì)涉及1 639名IBS成人的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，益生菌顯著改善了總體癥狀反應(yīng)和生活質(zhì)量，并且降低了腹痛強(qiáng)度，但是，對(duì)腹痛的頻率沒有影響[33]。

2.2 炎癥性腸病

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一類非常復(fù)雜的疾病，其直接原因和致病機(jī)理尚不完全清楚。與IBD相關(guān)的狀態(tài)似乎取決于許多內(nèi)部和外部因素，包括遺傳、環(huán)境、免疫等。該類疾病包括克羅恩病(Crohn′s disease, CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)，其中克羅恩病為貫穿腸壁各層的增殖性病變，病變局限于小腸和結(jié)腸，二者可同時(shí)累及，病變呈節(jié)段分布。而潰瘍性結(jié)腸炎具有連續(xù)性，它限于結(jié)腸區(qū)域，炎癥變化分布在黏膜內(nèi)部。一項(xiàng)對(duì)1 763成人進(jìn)行的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，益生菌能顯著提高活動(dòng)性潰瘍性結(jié)腸炎患者的緩解率[34]。一項(xiàng)針對(duì)75名患有CD的兒童的多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，益生菌對(duì)緩解該病沒有任何好處，盡管不明顯，部分接受益生菌的孩子比接受安慰劑的孩子甚至更早復(fù)發(fā)[35]。而類似的情況，最近一項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)成年人對(duì)CD中益生菌功效的薈萃分析表明：益生菌在CD患者術(shù)后誘導(dǎo)緩解、維持緩解或預(yù)防復(fù)發(fā)方面沒顯示出有任何重大益處[36]。另一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照試驗(yàn)研究了長(zhǎng)雙歧桿菌536(BB536)在日本活動(dòng)性UC患者中誘導(dǎo)緩解的功效?？偣灿?3%的患者服用BB536后在第8周表現(xiàn)出臨床緩解，而接受安慰劑的患者中這一比例為52%[37]。

2.3 急性感染性腹瀉

益生菌對(duì)于由細(xì)菌引起的急性感染性腹瀉有效，但對(duì)于由病毒引起的腹瀉，益生菌的有效性卻不一致。Cochrane對(duì)包括8 014例急性感染性腹瀉的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)行了回顧，發(fā)現(xiàn)益生菌可顯著減少腹瀉的平均持續(xù)時(shí)間[38]。一項(xiàng)對(duì)2 102名兒童的薈萃分析比較了使用益生菌和對(duì)照治療急性腹瀉的兒童，發(fā)現(xiàn)使用益生菌可以顯著減少腹瀉的持續(xù)時(shí)間[39]。另一項(xiàng)對(duì)涉及1 229名兒童的薈萃分析發(fā)現(xiàn)[40]，使用羅伊氏乳桿菌可減少腹瀉持續(xù)時(shí)間，并在第1天和第2天提高治愈率。然而，一項(xiàng)主要由輪狀病毒引起的646例急性水樣腹瀉兒童的隨機(jī)對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，使用益生菌和對(duì)照組對(duì)于患者每日大便次數(shù)、腹瀉持續(xù)時(shí)間、嘔吐或住院時(shí)間長(zhǎng)短無顯著差異[41]。

2.4 幽門螺桿菌感染

幽門螺桿菌(Helicobacterpylori，H.pylori)是一種常見的細(xì)菌，感染了全世界約一半的人口，在發(fā)展中國(guó)家的流行率更高，H.pylori感染的臨床結(jié)果取決于幾個(gè)因素，包括H.pylori菌株的類型、炎癥程度和H.pylori定植的密度[42]。益生菌作為抗生素治療改善幽門螺桿菌根除率的輔助手段的效果尚不一致。一項(xiàng)涉及1 163名H.pylori感染者的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，使用含乳酸桿菌的益生菌作為抗生素的輔助劑提高根除率[43]。然而，另一項(xiàng)對(duì)3 452名成年人進(jìn)行的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，益生菌作為抗生素的輔助劑并不能改善H.pylori感染的根除[44]。

2.5 壞死性小腸結(jié)腸炎

壞死性小腸結(jié)腸炎(necrotizing enterocolitis，NEC)是早產(chǎn)兒最常見的胃腸道急癥，早期干預(yù)和積極治療能較好改善臨床結(jié)局。在嬰兒中，益生菌可有效降低NEC的風(fēng)險(xiǎn)和死亡率，Cochrane的一項(xiàng)涉及5 529名嬰兒的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照或安慰劑相比，使用益生菌可顯著降低嚴(yán)重壞死性小腸結(jié)腸炎的風(fēng)險(xiǎn)和死亡率[45]。另一項(xiàng)對(duì)涉及5 982名患者進(jìn)行薈萃分析表明，使用益生菌可使NEC的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)降低近50%，總死亡率降低27%[46]。亞組分析表明，乳酸桿菌或乳酸桿菌和雙歧桿菌的混合物在減少NEC方面最有利。此外，最近的一項(xiàng)Ⅲ期試驗(yàn)未能顯示出使用短雙歧桿菌BBG-001預(yù)防NEC有益處[47]，表明單獨(dú)使用這種雙歧桿菌并不是最佳的使用藥劑。

2.6 結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)是全球第二大常見癌癥，它是一種多因素疾病，與肥胖、飲酒、吸煙、使用抗炎非甾體藥物以及家族史有關(guān)。外科手術(shù)是結(jié)直腸癌的主要治療方法，然而，手術(shù)可能導(dǎo)致腸道菌群的紊亂、腸道黏膜屏障功能降低、免疫功能的降低、術(shù)后感染等風(fēng)險(xiǎn)。Zaharuddin L等[48]人將52例大腸癌患者在手術(shù)后隨機(jī)分配為接受安慰劑或益生菌兩組，分別治療四周。兩組均觀察到化療引起的腹瀉，與安慰劑組相比，接受益生菌組TNF-α、IL-6、IL-10、IL-12、IL-17A、IL-17C和IL-22的水平明顯降低。一項(xiàng)納入了46名以伊立替康為基礎(chǔ)治療的結(jié)直腸癌患者的研究，將受試者隨機(jī)分為兩組，與安慰劑相比，使用益生菌可降低3或4級(jí)嚴(yán)重腹瀉、小腸結(jié)腸炎的發(fā)生率[49]。

3 安全性及未來發(fā)展方向

雖然益生菌治療或預(yù)防疾病的效果構(gòu)成了長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的持續(xù)辯論，但人們普遍認(rèn)為補(bǔ)充人體益生菌微生物是安全的，并被監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)可為大多數(shù)益生菌菌株[50]。雖然益生菌在健康的成年人中可能是安全的，但在年幼的嬰兒和極低體重的新生兒中，使用益生菌會(huì)增加感染和/或發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)。值得注意的是，對(duì)數(shù)以百計(jì)的益生菌試驗(yàn)的兩次大規(guī)模系統(tǒng)評(píng)價(jià)的結(jié)論是，不良事件和安全問題報(bào)道并不全面[51]。有趣的是，在對(duì)人類個(gè)體進(jìn)行抗生素治療后，益生菌菌株在結(jié)腸中的集聚作用增強(qiáng)，這與長(zhǎng)期持續(xù)的益生菌誘導(dǎo)的營(yíng)養(yǎng)不良有關(guān)。鑒于這些觀察結(jié)果，在未來的臨床試驗(yàn)中，尤其是在兒童、免疫抑制的個(gè)體和重癥患者中，需要更好地評(píng)估益生菌在這種情況下的長(zhǎng)期安全性。