王超越，韓瑨，吳正鈞*，郭誠(chéng)笑，唐月方

1(光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海，200436) 2(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海，201306)

消化道是微生物和宿主免疫系統(tǒng)相互作用的主要場(chǎng)所，在抵御病原體的同時(shí)允許固有微生物生存。腸黏膜具有約300 m2的表面積，是人體與外界環(huán)境接觸面積最大的結(jié)構(gòu)。腸黏膜屏障的完整性是維持消化道穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵，完整的腸黏膜屏障能夠保護(hù)機(jī)體免受腸道細(xì)菌、內(nèi)毒素及抗原的侵害，保證機(jī)體健康。腸道通透性增高(通常稱為“腸漏”)，會(huì)造成腸腔內(nèi)容物移位，進(jìn)入機(jī)體循環(huán)，促使機(jī)體釋放大量炎性細(xì)胞因子，誘發(fā)異常的黏膜免疫反應(yīng)[1]。腸道屏障損傷與多種疾病有關(guān)，包括胃腸疾病,如乳糜瀉 (celiac disease, CeD)、炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)、結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)等和腸外疾病(如慢性肝病、Ⅰ型糖尿病、肥胖)[2]。因此，維持腸黏膜屏障功能的完整性將為臨床疾病的干預(yù)提供新思路。

益生菌被定義為：當(dāng)使用一定量后，對(duì)宿主健康產(chǎn)生有益作用的活的微生物。益生菌可作用的部位包括腸道、上呼吸道、泌尿生殖道和皮膚。在食品中常用的益生菌包括雙歧桿菌、乳桿菌(如嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌)以及部分酵母菌[如布拉氏酵母菌(Saccharomycesboulardii)]等。在人體中，益生菌可通過(guò)調(diào)節(jié)宿主腸道微生態(tài)發(fā)揮改善精神健康、降低膽固醇、改善胰島素敏感性、調(diào)節(jié)免疫、預(yù)防過(guò)敏等作用[3-5]。作為一類具有良好應(yīng)用潛力的生物治療劑，益生菌通過(guò)對(duì)腸道屏障的調(diào)節(jié)作用，極大地影響著宿主的健康狀態(tài)及疾病的發(fā)生和發(fā)展，其作用機(jī)制也不斷被揭示。

1 腸道屏障

腸道屏障是一個(gè)由機(jī)械、化學(xué)、免疫和菌群屏障組成的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(圖1)。4個(gè)屏障共同作用，維持消化道功能的穩(wěn)態(tài)，保護(hù)機(jī)體免受腸道致病菌、內(nèi)毒素及抗原的侵害，從而維持機(jī)體健康。

1.1 機(jī)械屏障

機(jī)械屏障主要由定殖在隱窩底部的腸道干細(xì)胞分化而成的各種腸上皮細(xì)胞及細(xì)胞間連接復(fù)合體構(gòu)成。

相鄰腸上皮細(xì)胞間隙由緊密連接(tight junction, TJ)、黏附連接、橋粒和縫隙連接等4種連接復(fù)合體進(jìn)行封閉，形成緊密的具有動(dòng)態(tài)通透性屏障功能的柱狀細(xì)胞單層，阻止腸腔中微生物細(xì)胞、菌體碎片及內(nèi)毒素等有害物質(zhì)透過(guò)腸道黏膜進(jìn)入血液循環(huán)，同時(shí)允許營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水進(jìn)入體內(nèi)，是抵抗感染和炎癥的主要防御機(jī)制。

圖1 腸道屏障組成示意圖[6]Fig.1 Schematic diagram of intestinal barrier composition[6]

腸道機(jī)械屏障還包括腸蠕動(dòng)功能，進(jìn)入腸道的食物隨著腸道節(jié)律性蠕動(dòng)進(jìn)行下移，將腸細(xì)胞表面一些致病性細(xì)菌一起帶走，減少了有毒有害細(xì)菌在腸黏膜表面的停留時(shí)間，防止細(xì)菌易位引起的炎癥性疾病。

1.2 化學(xué)屏障

化學(xué)屏障包括消化液、溶菌酶、黏多糖、其他化學(xué)物質(zhì)和腸道分泌的抗菌物質(zhì)[7]。消化道黏液主要由杯狀細(xì)胞分泌到管腔中的高度糖基化的黏蛋白組成，還包括碳水化合物、脂類和水。消化道黏液保護(hù)上皮細(xì)胞的方式有以下幾點(diǎn)：形成將上皮細(xì)胞和腸腔環(huán)境隔開的水溶性黏液層；黏液中的碳水化合物和細(xì)菌進(jìn)行黏附，阻止細(xì)菌與上皮細(xì)胞接觸；黏液中存在補(bǔ)體成分、防御素和乳鐵蛋白等能夠直接殺傷微生物的活性成分；黏液在隨管壁平滑肌運(yùn)動(dòng)而排出體外時(shí)將細(xì)菌等有害物質(zhì)一起排出。另外，腸道中還存在各種具有殺菌和溶菌作用的蛋白、溶菌酶、膽汁等成分。

1.3 菌群屏障

正常情況下，腸道內(nèi)的益生菌和致病菌相互依賴相互制約達(dá)到一種平衡狀態(tài)，構(gòu)成腸黏膜的菌群屏障。腸道中比例最高的專性厭氧菌通過(guò)以下幾點(diǎn)保護(hù)腸道健康：附著在腸道黏膜表面, 通過(guò)定殖拮抗作用抑制病原菌的黏附，具有抗菌和調(diào)節(jié)腸道免疫反應(yīng)的作用；分泌乳酸和短鏈脂肪酸(short chain fatty acid，SCFA)等次級(jí)代謝物，降低機(jī)體腸道pH和氧化還原電位，阻止不耐酸的腐敗菌和致病菌的生長(zhǎng)；分泌細(xì)菌素抑制腸道兼性厭氧菌和外來(lái)菌的定殖和生長(zhǎng)；作為腸道中優(yōu)勢(shì)菌群與致病菌爭(zhēng)奪養(yǎng)料，抑制致病菌的生長(zhǎng)。

1.4 免疫屏障

免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫細(xì)胞、可溶性細(xì)胞因子和細(xì)胞受體調(diào)節(jié)。黏膜上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞CD8+具有細(xì)胞毒性作用，被病原體激活后可釋放穿孔素、端粒酶和絲氨酸醋酶等細(xì)胞因子，從而殺傷腸道中的病原菌，防止病原菌的入侵。另外，吞噬細(xì)胞一方面通過(guò)吞噬作用抵抗并消除一部分病原體，另一方面將病原微生物的信息傳遞給B淋巴細(xì)胞，B淋巴細(xì)胞進(jìn)行增殖并轉(zhuǎn)化為漿細(xì)胞，進(jìn)而產(chǎn)生分泌型免疫球蛋白A (secretory immunoglobulin A, sIgA)，sIgA又通過(guò)使病原微生物發(fā)生凝集或與病原微生物結(jié)合阻斷其表面的特異性結(jié)合位點(diǎn)，使其喪失黏附功能。共生微生物群?jiǎn)?dòng)腸道先天性免疫和適應(yīng)性免疫，可協(xié)調(diào)保護(hù)宿主免受外來(lái)病原體入侵，同時(shí)維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[8-9]。

2 益生菌對(duì)腸道屏障功能的調(diào)節(jié)作用

2.1 促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化

動(dòng)物出生后，隱窩中的干細(xì)胞隨著微生物的定殖逐漸成熟，分化為各種具有特殊功能的腸上皮細(xì)胞。腸上皮細(xì)胞通過(guò)增殖、分化和凋亡不斷地進(jìn)行著更替，維持上皮的穩(wěn)態(tài)和再生。其中，潘氏細(xì)胞每18～23 d更新一次，其他腸上皮細(xì)胞每3～5 d更新一次。研究發(fā)現(xiàn)，羅伊氏乳桿菌D8的代謝物吲哚-3-甲醛通過(guò)芳香烴受體刺激固有層淋巴細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素22，誘導(dǎo)STAT3磷酸化，從而加速腸上皮細(xì)胞的增殖[10]。另一項(xiàng)研究表明，羅伊氏乳桿菌能夠通過(guò)增加 R-spondins 的表達(dá)從而激活Wnt/β-catenin通路達(dá)到刺激腸上皮細(xì)胞增殖的目的[11]。

2.2 降低腸道屏障的通透性

在正常狀態(tài)下，腸道屏障的透過(guò)性具有選擇性，允許必需營(yíng)養(yǎng)素和水通過(guò)，限制毒素和病原體的透過(guò)。當(dāng)腸道屏障功能受損，出現(xiàn)通透性增加時(shí)，腸腔內(nèi)有害細(xì)菌的細(xì)胞成分及其代謝產(chǎn)物進(jìn)入宿主循環(huán)系統(tǒng)后，可通過(guò)刺激宿主過(guò)度的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致消化道和自身免疫性疾病。除了促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化外，益生菌還可以通過(guò)上調(diào)宿主腸上皮細(xì)胞對(duì)TJ蛋白的表達(dá)，從而有效維持黏膜完整性。YI等[12]將斷奶仔豬分為對(duì)照組、正常飲食加羅伊氏乳桿菌LR1和抗生素處理3個(gè)組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與抗生素組和對(duì)照組相比，益生菌組仔豬腸上皮絨毛高度與隱窩深度的比值升高，空腸和回腸黏膜TJ蛋白表達(dá)升高。在另一項(xiàng)研究中，給腹腔注射脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)誘導(dǎo)屏障功能損傷的小鼠灌胃羅伊氏乳桿菌ZJ617和鼠李糖乳桿菌GG(LactobacillusrhamnosusGG, LGG)，發(fā)現(xiàn)ZJ617和LGG均能顯著逆轉(zhuǎn)LPS誘導(dǎo)的occludin和claudin-3表達(dá)下降[13]。從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中觀察到的益生菌維持屏障完整性的結(jié)果，為進(jìn)行臨床研究提供了可能性[14-15]。

2.3 促進(jìn)黏蛋白基因的表達(dá)和分泌

黏液層的厚度通?？蛇_(dá)到50～800 μm, 在健康個(gè)體中，貼近上皮層30 μm厚度區(qū)域內(nèi)的黏液幾乎不存在細(xì)菌。黏液是腸腔內(nèi)細(xì)菌遇到的第一道屏障，病原菌需要穿透黏液層才有可能引發(fā)感染。致病菌降解黏液層的方式多種多樣，包括減少黏蛋白的二硫鍵數(shù)量、分泌蛋白酶、分泌糖苷鍵水解酶(口腔及部分腸道菌群)等。黏液中發(fā)揮阻斷腸腔內(nèi)容物與腸上皮層接觸作用的主要是黏蛋白。黏蛋白是一類大分子、高度糖基化的蛋白(碳水化合物含量超過(guò)80%)，糖基部分將蛋白部分包裹在內(nèi)部，防止其被機(jī)體分泌的蛋白酶水解。在小腸中，黏蛋白主要為MUC2。

研究發(fā)現(xiàn)，鼠李糖乳桿菌CNCM I-3690能通過(guò)增加杯狀細(xì)胞的數(shù)量和促進(jìn)黏蛋白的表達(dá)來(lái)改善結(jié)腸屏障功能[16]。副干酪乳桿菌CBAL74發(fā)酵的脫脂乳在85 ℃下加熱20 s滅活后進(jìn)行噴霧干燥，得到僅含有滅活菌體的發(fā)酵產(chǎn)物FM-CBAL74，F(xiàn)M-CBAL74能以劑量依賴的方式顯著地誘導(dǎo)Caco-2細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化，上調(diào)TJ蛋白和MUC2基因的表達(dá)，但研究者未明確是FM-CBAL74中的何種成分產(chǎn)生的作用[17]。另一項(xiàng)研究也表明，受沙門氏菌感染的小鼠在食用植物乳桿菌MTCC 5690發(fā)酵乳后，MUC2的表達(dá)有所增加，腸屏障功能得到改善[18]。除了食用單獨(dú)的益生菌或益生菌發(fā)酵乳外，連續(xù)7天口服VSL#3益生菌混合物可通過(guò)上調(diào)腸上皮細(xì)胞中MUC2、MUC3和MUC5AC基因的表達(dá)，使大鼠基底管腔黏蛋白含量增加60%[19]。

2.4 競(jìng)爭(zhēng)黏膜定殖位點(diǎn)，形成菌膜屏障

細(xì)菌表面的結(jié)構(gòu)決定其在宿主腸道內(nèi)的定殖能力。益生菌通過(guò)細(xì)胞表層蛋白(surface layer proteins, SLPs)和菌毛等黏附在腸道黏液上，通過(guò)抑制和排斥作用減少細(xì)菌性腸道病原體的定殖，在維持腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)和促進(jìn)腸道健康方面發(fā)揮作用[20]。SLPs是覆蓋在乳桿菌菌體表面的一類呈規(guī)則晶格狀排列的蛋白，由蛋白質(zhì)或糖蛋白亞基組成。研究發(fā)現(xiàn)，與僅用大腸桿菌O157:H7感染的HEp-2上皮細(xì)胞相比，使用從瑞士乳桿菌R0052分離的SLPs提取物預(yù)處理HEp-2上皮細(xì)胞可導(dǎo)致大腸桿菌O157:H7的黏附減少[21]。KIM等[22]從短乳桿菌FSB-1的SLPs中分離出凝集素，該凝集素能識(shí)別大鼠結(jié)腸黏蛋白的末端糖鏈并與之結(jié)合，從而減少致病菌的黏附。

2.5 調(diào)節(jié)腸道菌群組成

人類胃腸道擁有一個(gè)復(fù)雜而動(dòng)態(tài)的微生物生態(tài)系統(tǒng)，由數(shù)萬(wàn)億微生物組成。隨著對(duì)腸道菌群組成和功能的不斷認(rèn)識(shí)，其對(duì)腸道健康的重要性越來(lái)越受到關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物能夠調(diào)節(jié)先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞的發(fā)育、穩(wěn)態(tài)和功能，抑制有害菌的生長(zhǎng)，維持腸道上皮組織的完整性[23]。由于腸道菌群可以吸收宿主自身難以消化吸收的成分及分泌到腸腔中的物質(zhì)，所以腸道菌群的組成會(huì)隨著機(jī)體攝入的食物成分的改變而改變。不當(dāng)?shù)娘嬍硶?huì)造成腸道菌群失調(diào)進(jìn)而誘發(fā)多種腸道疾病。攝入添加益生菌的食品可調(diào)節(jié)腸道菌群組成，從而達(dá)到預(yù)防甚至是治療相關(guān)疾病的目的。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在乙二醇攝入前補(bǔ)充植物乳桿菌N-1可以預(yù)防乙二醇誘導(dǎo)的大鼠腸道菌群失調(diào)和腸道屏障損傷[24]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，瘤胃乳桿菌FXJWS27L3和FXJSW17L1處理能顯著增加小鼠腸道菌群多樣性，平衡腸道菌群的組成和分布，緩解葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎[25]。

2.6 調(diào)節(jié)腸道黏膜免疫反應(yīng)

益生菌通過(guò)細(xì)菌-上皮-免疫細(xì)胞之間的互作加強(qiáng)先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。腸上皮細(xì)胞和黏膜免疫細(xì)胞表面的Toll樣受體(toll like receptors, TLRs)和NOD樣受體可以特異性識(shí)別病原體相關(guān)分子模式，迅速感應(yīng)菌群變化，激活核因子κB(nuclear factor κB, NF-κB)和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信號(hào)通路，啟動(dòng)宿主免疫防御反應(yīng)。在正常生理?xiàng)l件下，腸黏膜免疫系統(tǒng)對(duì)固有菌處于免疫耐受狀態(tài)，維持腸道微生態(tài)平衡。

腸黏膜上散布著一種叫派伊爾結(jié)的圓頂狀結(jié)構(gòu)，其中富含大量的免疫細(xì)胞，包括T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞。派伊爾結(jié)是與消化道相關(guān)淋巴組織調(diào)節(jié)腸道對(duì)病原體免疫反應(yīng)的關(guān)鍵。在一項(xiàng)研究中，大劑量卡那霉素?cái)_亂小鼠腸道菌群后，小鼠血清免疫球蛋白E(immunoglobin E, IgE)水平升高，血清IgA和糞便IgA水平降低，派伊爾結(jié)細(xì)胞數(shù)量減少；而乳酸菌有效地降低卡那霉素處理后小鼠血清IgE水平，恢復(fù)血清IgA和糞便IgA水平，增加派伊爾結(jié)細(xì)胞的數(shù)量，上調(diào)了回腸組織中ZO-1和occludin的mRNA水平。表明乳酸菌可以通過(guò)改善腸道屏障的完整性和增加派伊爾結(jié)中IgA的產(chǎn)生來(lái)增強(qiáng)腸道免疫功能，調(diào)節(jié)由抗生素引發(fā)的腸屏障功能損傷[26]。

3 益生菌在腸道疾病中的應(yīng)用

3.1 炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)

IBD是一種慢性炎癥引起的消化道疾病，包括克羅恩病(Crohn’s disease, CD)、潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)和未確定型結(jié)腸炎(indeterminate colitis, IC)，可根據(jù)炎癥的位置進(jìn)行區(qū)分[27]。盡管IBD的確切病因尚不清楚，通常認(rèn)為是遺傳易感個(gè)體對(duì)固有微生物群出現(xiàn)炎性反應(yīng)的結(jié)果，飲食和壓力被認(rèn)為是IBD的潛在誘因。此外，腸道菌群組成異常引發(fā)的腸道炎性反應(yīng)，造成黏膜屏障損傷，增加腸腔內(nèi)容物和細(xì)菌易位，可能引發(fā)宿主持續(xù)的炎性反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，IBD患者的腸道微生物群與健康人不同。在IBD患者中，梭狀芽胞桿菌科或黏附侵襲性大腸桿菌菌株比普通人群中更常見(jiàn)[28-29]。

在過(guò)去幾十年里，益生菌在調(diào)節(jié)菌群組成及其在治療IBD中的效果引起了廣泛的關(guān)注。益生菌可通過(guò)降低腸腔pH值、競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、分泌和誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抗菌化合物(細(xì)菌素和防御素)、阻止細(xì)菌黏附于上皮細(xì)胞等途徑防止病原菌的過(guò)度生長(zhǎng)。此外，益生菌還可以通過(guò)免疫調(diào)節(jié)作用，如降低NF-κB的活化、促進(jìn)樹突細(xì)胞的成熟、刺激細(xì)胞因子(interleukin-10, IL-10)的合成、增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞(natural killer, NK)的殺傷活性、促進(jìn)派伊爾氏淋巴集結(jié)中抗原呈遞細(xì)胞的活化改善IBD。

盡管有證據(jù)表明益生菌對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎具有免疫調(diào)節(jié)作用，但大多數(shù)研究沒(méi)有證明益生菌補(bǔ)充劑對(duì)CD的治療作用。

3.2 結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)

Cancer Today (WHO) 目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，CRC是全球第三大確診癌癥類型，2020年新發(fā)病例為1 931 590例(占癌癥總病例的10%)，死亡病例為935 173例(占癌癥總死亡率的9.4%)。CRC的發(fā)病率在歐洲、北美和澳大利亞高于亞洲國(guó)家。病因?qū)W表明，遺傳因素和環(huán)境因素共同導(dǎo)致CRC的發(fā)生。

益生菌可以通過(guò)一系列機(jī)制預(yù)防CRC的發(fā)生[30]。大多數(shù)情況下，這些機(jī)制組成性地發(fā)揮作用，對(duì)腸道菌群組成產(chǎn)生積極影響，并防止結(jié)腸和直腸受到經(jīng)常誘發(fā)癌變的環(huán)境應(yīng)激因素的影響。主要作用機(jī)制如下：

(1)調(diào)節(jié)腸道菌群的組成，減少致癌物的產(chǎn)生。腸道菌群產(chǎn)生的代謝酶通常將不同的前體化合物轉(zhuǎn)化為致癌化合物。結(jié)腸和直腸的細(xì)胞經(jīng)常暴露在不同的致癌化合物中。調(diào)節(jié)腸道菌群的酶表達(dá)，可以間接控制致癌化合物的產(chǎn)生。研究表明，經(jīng)常食用益生菌可以改善腸道菌群的種類和豐度，從而減少腸道內(nèi)致癌化合物的產(chǎn)生和慢性炎癥的發(fā)生[31]。另外，細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖可通過(guò)與致癌物物理結(jié)合或降低化合物的活性來(lái)直接滅活致癌化合物[32]。

(2)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。腸道菌群和腸道免疫系統(tǒng)的互作在維持體內(nèi)平衡中起著重要的作用。上皮細(xì)胞中TLRs通過(guò)識(shí)別不同的微生物相關(guān)分子模式啟動(dòng)一系列免疫反應(yīng)，失調(diào)的腸道微生態(tài)系統(tǒng)導(dǎo)致MAPK途徑激活和NF-κB易位，從而刺激不同的促炎細(xì)胞因子如IL-8和NO的分泌，最終導(dǎo)致IBD和CRC的發(fā)生。益生菌通過(guò)調(diào)節(jié)抗炎細(xì)胞因子(IL-10和TGF-β2)和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生影響機(jī)體的免疫應(yīng)答。某些益生菌還可以激活吞噬細(xì)胞，使免疫反應(yīng)處于一種警戒狀態(tài)，在癌細(xì)胞的早期發(fā)展階段將其清除。

(3)增強(qiáng)腸上皮屏障。TJ蛋白復(fù)合物的破壞或細(xì)胞旁通透性的增大通常會(huì)導(dǎo)致IBD的發(fā)生，并常伴有IBD相關(guān)的CRC[33]。益生菌能分泌SCFA，這些SCFA在改善腸道屏障功能方面顯示出積極的效果。研究發(fā)現(xiàn)，SCFA如丁酸鹽、丙酸鹽和乙酸鹽對(duì)乙醇誘導(dǎo)的屏障功能損傷具有保護(hù)作用[34]。乙醇處理會(huì)破壞腸上皮細(xì)胞間TJs和上皮細(xì)胞骨架并引起代謝應(yīng)激的增加，而SCFAs通過(guò)激活Caco-2細(xì)胞中腺苷酸活化蛋白激酶[adenosine 5’-monophosphate (AMP)-activated protein kinase, AMPK]信號(hào)通路能夠減輕代謝應(yīng)激并修復(fù)TJs[35]。

(4)誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。益生菌促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡的作用在許多體外實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)，通常伴有凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)，如死亡配體受體、caspase-3、caspase-8、caspase-9、Bax/Bak、Bcl-2和Bcl-x蛋白[36]。RABIEI等[37]研究發(fā)現(xiàn)，干酪乳桿菌UT1的發(fā)酵上清液以時(shí)間和劑量依賴的方式促進(jìn)人結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116的凋亡。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌-12產(chǎn)生的粗胞外多糖通過(guò)增加HT-29細(xì)胞中凋亡蛋白如Bax、細(xì)胞色素C、caspase-3、caspase-8和caspase-9酶的表達(dá)，降低抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，誘導(dǎo)HT-29細(xì)胞凋亡[38]。

3.3 乳糜瀉(celiac disease, CeD)

乳糜瀉，又稱麥膠性腸病，是一種多因素慢性炎癥性小腸疾病，CeD的發(fā)生與遺傳因素(HLA-DQ2和HLA-DQ8)、自身抗原(組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶2)和環(huán)境因素(麩質(zhì)蛋白)有關(guān)。HLA-DQ2/8是一種常見(jiàn)的基因型，約30%～40%的人群中存在這種基因，但只有2%～5%的攜帶者會(huì)發(fā)展成CeD。麩質(zhì)蛋白是CeD的主要環(huán)境誘因，但麩質(zhì)蛋白的攝入并不能完全解釋這種疾病的發(fā)生，一些人在接觸麩質(zhì)蛋白多年后才患上這種疾病，這表明還有其他因素在CeD的發(fā)生中起作用[39-40]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，腸道菌群與消化道疾病密切相關(guān)[41]。腸道菌群的變化可能改變腸腔內(nèi)麩質(zhì)蛋白的代謝、腸道通透性和宿主免疫系統(tǒng)，并可能導(dǎo)致麩質(zhì)蛋白敏感性腸病[42]。目前治療CeD的主要方法是堅(jiān)持嚴(yán)格的無(wú)麩質(zhì)飲食(gluten free diet, GFD)，雖然GFD可以減輕大多數(shù)患者的CeD癥狀，但并不能將患者的腸道菌群完全恢復(fù)到健康個(gè)體狀態(tài)[43-44]。

益生菌可能通過(guò)以下3種機(jī)制影響CeD：

(1)通過(guò)產(chǎn)生能有效切割麩質(zhì)蛋白肽中蛋白水解抗性序列的酶來(lái)降低麩質(zhì)蛋白的免疫原性，消除或減少CeD的誘因，從而防止其發(fā)作。CAMINERO等[45]利用小鼠實(shí)驗(yàn)研究了麩質(zhì)蛋白在條件致病菌(銅綠假單胞菌)和十二指腸共生細(xì)菌(乳酸菌)作用下的代謝情況，并對(duì)代謝產(chǎn)生的肽激活麩質(zhì)蛋白特異性T細(xì)胞的能力進(jìn)行了考察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從CeD患者十二指腸分離的銅綠假單胞菌可通過(guò)其彈性蛋白酶活性將麩質(zhì)蛋白降解為免疫原性肽，激活CeD患者的麩質(zhì)蛋白特異性T細(xì)胞，而來(lái)自健康受試者的乳桿菌可通過(guò)產(chǎn)生蛋白酶將這些免疫原性肽繼續(xù)降解為非免疫原性肽，從而降低CeD的發(fā)病率。

(2)降低腸屏障的通透性，防止免疫原性多肽進(jìn)入固有層引發(fā)CeD。醇溶蛋白可引起zonulin的釋放，導(dǎo)致腸上皮細(xì)胞骨架重排，降低occludin和ZO-1蛋白之間的相互作用，增加腸道通透性，使腸腔中的抗原轉(zhuǎn)移到黏膜下層，從而引發(fā)CeD[46]。因益生菌具有增強(qiáng)腸道屏障，降低腸道屏障通透性的作用，這種情況可通過(guò)益生菌給藥來(lái)預(yù)防。

(3)通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群平衡以及宿主免疫反應(yīng)減少CeD的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，CeD患者的糞便樣品(代表失衡的腸道菌群)能顯著增加外周血單核細(xì)胞中TNF-α的產(chǎn)生和CD86的表達(dá)，同時(shí)降低IL-10的產(chǎn)生和CD4的表達(dá)，而長(zhǎng)雙歧桿菌ES1和雙歧桿菌ES2處理的外周血單核細(xì)胞與CeD患者的糞便樣品共孵育可使促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生減少，IL-10的產(chǎn)生增加[47]。

4 小結(jié)與展望

腸道屏障功能對(duì)腸道健康至關(guān)重要，屏障功能受損會(huì)引發(fā)多種腸道疾病。益生菌可通過(guò)促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化、降低腸道上皮細(xì)胞通透性、促進(jìn)黏蛋白的表達(dá)和分泌、競(jìng)爭(zhēng)黏膜黏附位點(diǎn)、調(diào)節(jié)腸道菌群組成及調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)等途徑改善腸道屏障功能，維持機(jī)體健康。益生菌作為生物治療劑具有安全、高效的特點(diǎn)，不僅可避免由抗生素的大量使用產(chǎn)生的細(xì)菌耐藥性，還可調(diào)節(jié)腸道菌群和增強(qiáng)機(jī)體免疫力。

值得注意的是，益生菌對(duì)腸道屏障的調(diào)節(jié)作用具有菌株特異性和宿主特異性。不同菌株對(duì)同一宿主可能產(chǎn)生不同的影響，同一菌株對(duì)不同宿主產(chǎn)生的效果也會(huì)受到宿主的生理、免疫、飲食、藥物使用等因素的干擾。研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌在體外對(duì)HT-29細(xì)胞TJ蛋白的調(diào)節(jié)作用表現(xiàn)出顯著的種間和種內(nèi)差異，另外，這些菌株在緩解葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎癥狀(包括疾病活動(dòng)指數(shù)、組織損傷和炎癥)方面也表現(xiàn)出不同的效果，并且這種緩解效果與其修復(fù)TJ蛋白的能力高度相關(guān)[48-49]。因此，需要對(duì)特定菌株進(jìn)行更全面的研究，進(jìn)一步明確相關(guān)菌株改善腸屏障功能的具體作用機(jī)制及主要的生物效應(yīng)物質(zhì)，為菌株的應(yīng)用提供強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)。

然而，活益生菌在給宿主腸道健康帶來(lái)有益影響的同時(shí)，也會(huì)給免疫功能低下的人群帶來(lái)一些潛在的副作用，如腹脹、腹瀉、過(guò)度免疫刺激、全身感染、敗血癥和抗生素耐藥基因的轉(zhuǎn)移等。為了避免這些風(fēng)險(xiǎn)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注滅活益生菌或益生菌發(fā)酵代謝產(chǎn)物。經(jīng)熱處理的益生菌細(xì)胞、無(wú)細(xì)胞上清液和純化的生物活性成分具有與活益生菌相似的效應(yīng)，并且在安全性、儲(chǔ)存、運(yùn)輸方面更具有優(yōu)勢(shì)。因此，將其作為活益生菌的替代制劑，通過(guò)改善腸道屏障完整性來(lái)預(yù)防和治療各種胃腸道疾病可能是一種更有效的策略。