益生元和益生菌及細菌溶解物干預對嬰幼兒免疫功能的影響研究進展

劉志剛，韓 波，王金榮

人的健康是受宿主、病原體和環境相互影響的。隨著微生態系統的發現和對其認識的不斷提高，人體本身就是一個完整的生態系統[1]。雖然在不同個體之間及在不同的身體部位之間的上皮細胞表面的微生物生態系統呈現高度多樣化[2]，但是一個良好平衡的微生物環境對人體健康非常重要。目前，對免疫反應的認識已經從防御致病因素轉移到個體與環境之間及與各種微生物之間的相互作用，從對有害病原體的防御轉移到微生物在體內和諧共生。

免疫耐受是個體隨著發育不斷適應環境的結果。從出生開始，人體免疫系統不斷受到各種刺激，其中包括生物刺激。根據衛生假說，生活方式包括居住環境的變化導致微生物多樣性的變化和人類微生態平衡紊亂，從而干擾人體健康[3]。全球范圍內，尤其在發達國家和發展中國家，生命早期微生物暴露減少促進了過敏性疾病的發生[4]。由于免疫調節失調，慢性炎性疾病如過敏、自身免疫性疾病及其他非傳染性疾病(慢性非傳染性疾病)已經成為主要的健康問題。作為一種預防性措施，von Hertzen等[5]提出早期給嬰幼兒補充益生菌等促進免疫耐受的形成，從而調節免疫平衡。

益生菌一詞出現在20世紀60年代，但是益生菌的治療和預防作用一直被忽視。由于衛生假說的提出和近幾年關于微生物的功能認識的深入，人們改變了對微生態的觀念[6]。認為在生命早期使用益生元、益生菌或細菌溶解物，可以減少過敏性疾病及慢性炎性疾病的發生。對于過敏性疾病和哮喘等，預防戰略正在從避免過敏原轉變到逐步建立免疫耐受[7]。

1 產前預防策略-孕產婦微生態定植模式的改變

母體的環境因素對胎兒免疫耐受的建立具有顯著影響。雖然胎兒生長在無菌的子宮環境，在整個孕期，微生物暴露和細菌定植模式也對胎兒的免疫系統和其他發育中的系統產生重要影響。Blümer等[8]對動物模型研究表明，母體在妊娠期使用微生物產品可以預防后代發生過敏性疾病。Ege等[9]研究阿爾卑斯農舍生活的居民發現，產前高微生物暴露對后代過敏性疾病的發生具有獨立保護作用，與臍帶血調節T細胞的數量和功能增加有關[10]。Conrad等[11]對動物模型進一步研究發現，產前使用牛棚衍生菌、魯氏不動桿菌F78，可預防子代哮喘的發生發展，這種效應是干擾素γ(IFN-γ)依賴，并且通過遺傳機制介導。孕產婦微生物暴露與在胎盤Toll樣受體表達的修飾相關，并對子代哮喘的預防發作有直接作用。與環境有關的產前微生物暴露與叉狀頭轉錄因子基因調控(forkhead transcription factor protein 3，FOXP3)的表觀遺傳變化有關(甲基化下降)，與非過敏兒童胎盤FOXP3表達增高的研究結果一致[12]。在出生時先天性和獲得性免疫功能的差異造成過敏性疾病的發展不同，說明子宮內環境的重要性[13]。

Lisciandro等[14]研究顯示，發展中國家具有非常高的微生物暴露，如巴布亞新幾內亞(Papua New Guinea，PNG)，與高度發達的衛生區域相比，如澳大利亞，新生兒的免疫功能具有巨大的差異。在PNG出生的新生兒存在抗原呈遞細胞活化(HLA-DR和CD86)和抑制(免疫球蛋白樣轉錄因子3、4)增加，臍帶血抗原呈遞細胞是相對靜止的，喚起T細胞應答反應的活性降低、抗原加工能力減弱。在PNG出生的新生兒具有更強耐受性能力，可能防止在早期生活中的有害炎性反應的發生。以上試驗支持產前環境在早期免疫調節中的作用，并提出具有挑戰性的問題，如何利用環境因素改善免疫系統向有益健康的方向發展，從而改善全球日益增長的過敏性疾病和慢性炎性疾病的傾向。

孕婦的微生物暴露對后代的影響是多方面的，包括對母體免疫系統的直接影響、調節影響胎兒的免疫功能及出生后嬰兒的細菌定植變化。

目前，妊娠期間常使用益生菌預防子代過敏性疾病。因為多是產前與產后同時使用益生菌產品，很難確定是何時使用的效果。檢測臍血免疫功能一直是研究產前使用益生菌的免疫效果的最佳途徑。雖然在動物產前使用益生菌有效，但是在人類產婦使用益生菌對臍血免疫反應的隨機對照試驗結果并不一致[15]。Prescott等[16]研究發現，在妊娠后期使用益生菌，臍帶血細胞因子IFN-γ增加，而Boyle等[17]研究發現，在妊娠后期使用益生菌對新生兒細胞的免疫功能沒有影響。

2 益生菌和益生元對過敏性疾病及慢性炎性疾病的一級預防

濕疹是一種過敏性表皮炎癥，易演變為慢性為特征。益生菌可以使濕疹的發生次數減少[18-20]，但是對呼吸道過敏性疾病的長期觀察研究較少。早期使用寡糖或乳糖(fructo-oligosaccharide，FOS或galacto-oligosaccharide，GOS)益生元可以減少過敏癥狀。Moro等[21]用配方奶喂養高危過敏性疾病的嬰兒206例，其中益生元組102例，安慰劑組104例，前6個月予以GOS或FOS益生元混合口服，6個月后，益生元組10例〔9.8%，95%CI(5.4，17.1)〕發生濕疹，安慰劑組24例〔23.1%，95%CI(16.0，32.1)〕發生濕疹。后續評估持續到2歲，與安慰劑組比較，益生元組濕疹累積發生率、復發性喘息和過敏性蕁麻疹發病率顯著減少。Arslanoglu等[22]用隨機的方法給予配方奶加上中性寡糖和果膠衍生酸性寡糖或常規喂養，滿12個月時，安慰劑組濕疹累計發生率為9.7%，益生元組為5.7%，母乳喂養組為7.3%。

無論產前產后的補充，或兩者同時補充，益生菌對嬰兒濕疹的保護作用是顯而易見的[23]。但是由于方法學不同，如使用不同的益生菌菌株或其組合，使用方法，劑量，納入標準，開始干預時間和干預的持續時間，臨床結果的測量標準，益生菌對過敏性疾病的預防作用結論并不一致，即使是被廣泛研究的鼠李糖乳桿菌GG結果也不一致[24]，妨礙了直接比較和薈萃分析。

研究結果不同的主要原因在于干預時間的差異。Boyle等[25]研究顯示，孕婦在最后2～4周妊娠給予鼠李糖乳桿菌GG或安慰劑治療，沒有任何出生后補充，結果顯示，過敏性疾病發生率在兩者間比較無差異。Rautava等[26]研究表明，妊娠期長期補充益生菌，嬰幼兒濕疹發生率減少。Soh等[27]研究表明，出生后給予益生菌直到斷奶，嬰幼兒濕疹發作減少。雖然研究結果并不一致，但是大部分結果表明，同時在產前和產后補充益生菌似乎是減輕過敏性疾病的風險最有效的方法。

影響研究結果不同的另一個原因是使用的菌株不同，是單獨使用還是組合使用。Doege等[28]比較益生菌菌株的各種組合有效率，認為只有單用乳酸桿菌可以降低過敏性濕疹風險。但Ouwehand等[29]研究表明，益生菌的幾種組合可以減少濕疹發作，即L鼠李糖乳桿菌和雙歧桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌。

人口學特征變化也可造成研究結果差異。在芬蘭和德國使用相同的益生菌和相同的流程，出生后2年，芬蘭45.6%(31/68)的嬰幼兒患有濕疹[30]，而德國27.3%(12/44)的嬰幼兒診斷為濕疹[31]。

其他背景的行為因素，如對照組的選擇控制困難，益生菌被廣泛用作嬰兒配方奶粉、酸奶和其他奶制品的添加品。近年來，發表的試驗研究建議參與者避免這些產品，控制對照組使用益生菌。獲得長期隨訪是研究面臨的另一個重大的挑戰。干預的有效性也取決于過敏性疾病和慢性炎性疾病的遺傳風險大小。

妊娠期使用益生菌或益生元可以使全身其他系統也受益。例如，妊娠期間食用高量益生元纖維，可以對后代血糖和血脂的代謝帶來好處[32]，也有可能降低肥胖和2型糖尿病及其他慢性炎性疾病發生的風險。

3 細菌溶解物預防哮喘及感染性疾病

細菌溶解物治療是應用細菌培養后凍干提取物。細菌溶解物是從單一菌株或多種細菌菌株中，通過化學或機械方法把細菌菌體粉碎獲得。由于機械粉碎過程不會發生蛋白質變性，機械裂解被認為可以提供更多的具有免疫原性的細胞裂解成分[33]。

應用細菌溶解物的理論基礎是，微生物的免疫原性成分能夠提高宿主對病原體的防御，細菌溶解物已被推薦為預防呼吸道和胃腸道感染的炎性反應藥物。相對于應用活菌，細菌溶解物無法直接修改定植模式。臨床研究以及動物實驗表明，細菌溶解物可以增加IgA抗體的水平調節免疫活性。這種黏膜免疫可能影響肺微生物病原體定植模式，從而對氣道炎癥產生持久的保護作用[34]。

OM-85 BV是從常見的引起呼吸道感染病原體中提取的低毒素堿性萃取物，主要用來防止復發性急性呼吸道感染(acute respiratory tract infections，ARTIS)，急性病毒性感染是學齡前兒童哮喘發作惡化的密切相關因素[35]。此外，反復性呼吸道感染也常常引起兒童持續喘息[36]。口服OM-85 BV能刺激選擇性的Th1反應[37]，可以誘導樹突狀細胞成熟和圍生期Th2向Th1轉化。使用OM-85 BV可以使實驗性哮喘動物模型哮喘特征性癥狀減輕。Strickland等[38]研究表明，OM-85 BV預處理顯著減輕卵清蛋白致敏大鼠氣道炎癥的同時，伴隨肺功能的改善。Navarro等[39]研究表明，小鼠哮喘表型的減少與支氣管內CD4+、CD25+、FOXP3+調節性T細胞的選擇性募集相關。口服OM-85 BV影響肺腸黏膜軸，增強肺免疫耐受能力。

OM-85 BV作為免疫刺激劑，主要減少嬰幼兒上呼吸道感染次數。2007年，Steurer-Stey等[40]對13個隨機對照試驗進行薈萃分析，包括2 721例患兒，結果顯示，使用OM-85 BV治療的患兒抗生素時間和劑量顯著減少。Schaad[41]研究表明，OM-85 BV可以顯著減少患兒ARTIS復發。探索性分析數據顯示，高危兒使用OM-85 BV更受益。

Cazzola等[42]研究表明，通過應用多價細菌裂解物可以使小兒ARTIS喘息發作減少。多價細菌裂解物可以激活Th1極化先天免疫反應和增加受試者局部及全身特異性免疫球蛋白水平[43]。

細菌溶解物治療安全性較好，在試驗中沒有觀察到嚴重不良反應發生[44]。從多種致病菌中提取的溶解物可以預防ARTIS，但是，沒有研究表明其可以降低過敏的風險。特別是針對特應性體質兒童隨機對照試驗，需要標準條件下評估細菌溶解物對其保護作用。相對于舊的標準，新的研究設計一般遵守Jadad標準。Lau等[45]采用Jadad標準強調，細菌溶解物不僅可預防支氣管哮喘早期危險因素，而且對并發的過敏性發作有效。因此，未來的研究設計應區分高風險和低風險兒童的過敏性疾病，以清楚地表明細菌溶解物對過敏性疾病有益。

4 展望與挑戰

環境因素(包括微生物暴露，飲食和環境污染物)與一系列炎性非傳染性疾病，包括過敏性疾病的發生密切相關。主要原因是微生物暴露的多樣性。控制微生物暴露不僅可以防止過敏和自身免疫現象，更可以減少肥胖、心血管疾病和代謝性疾病者的長期風險，甚至對情緒和行為產生影響[46]。隨著對益生菌的認識不斷取得進展，可能通過改變宿主基因表達誘導炎癥和代謝失調，通過腸道益生菌調整生理和代謝機能。

然而，定義最佳細菌定植模式仍有相當的不確定性[47]，菌群變化如何廣泛的與環境背景相適應，如何影響各種疾病的風險，需要進一步研究。早期的環境因素和營養模式是建立一個持久的微生物定植模式的重要階段。最終目標是，通過最優的營養和最佳環境條件達到最佳細菌定植，實現健康目標，而不是通過口服抗生素或其他侵入性方式。

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