益生菌在預防和治療器官疾病中的功能活性研究進展

徐 煜

（潤盈生物工程（上海）有限公司，上海 200436）

由于益生菌具有眾多益生活性及其使用安全性，相關產品是當前市場的熱點。對益生菌活性的研究已經不僅僅局限于腸道調節方面，對其他器官疾病的預防和治療活性也被大量研究，目前尚缺乏對這些研究的系統綜述。本文對近兩年益生菌（限于乳桿菌和雙歧桿菌）在皮膚、口腔、呼吸道、肝胃、腸道及女性生殖道疾病預防和治療方面的研究結果進行總結，涵蓋動物活性實驗效果、人體臨床實驗結果和相關活性的機制。本文將為益生菌活性的深入研究，以及相關益生菌產品的開發提供重要的理論支持。

1 腸道疾病相關預防和治療活性

1.1 腸炎防護

益生菌對于腸應激綜合征（irritable bowel syndrome，IBS）、炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）和潰瘍性結腸炎（ulcerative coltis，UC）等腸道疾病都有預防和治療作用。臨床研究表明，益生菌單菌和多菌的攝入均有助于緩解IBS的癥狀。從母乳中分離出的一株格氏乳桿菌BNR17，在隨機、雙盲、安慰劑對照的臨床實驗中，格氏乳桿菌BNR17治療組的腹痛評分明顯降低，同時IBS癥狀評分明顯降低[1]。在含有嗜酸乳桿菌CL1285、干酪乳桿菌LBC80R和鼠李糖乳桿菌CLR2的組合菌株膠囊與安慰劑用于IBS癥狀的臨床研究中，受試者攝入益生菌后，包括腹部疼痛、疼痛時間、腹脹、糞便稠度和頻率、生活質量和IBS在內的癥狀均有充分緩解，且受試者沒有嚴重的不良事件發生[2]。

UC是近幾十年來逐漸上升的一種慢型炎癥性腸病，其發病率呈上升趨勢。益生菌已成為UC治療的一種新策略。動物實驗表明，兩歧雙歧桿菌BIF231（1.4×1011CFU/d）對慢性腸炎具有抗炎作用[3]。兩歧雙歧桿菌BIF231可降低硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARs）值、一氧化氮水平和提高谷胱甘肽（glutathione，GSH）水平。同時，兩歧雙歧桿菌BIF231在體外對IEC-6細胞具有良好的黏附和免疫調節作用，能夠促進三硝基苯磺酸鹽（trinitro-benzenesulfate，TNBS）所致結腸炎損傷組織的恢復。從嬰兒糞便中分離的植物乳桿菌ZDY2013和兩歧雙歧桿菌WBIN03作為復合菌劑也能夠治療葡聚糖硫酸鈉（dextran sodium sulfate，DSS）誘導的UC[4]。植物乳桿菌ZDY2013和兩歧雙歧桿菌WBIN03能在轉錄水平上通過下調敏感性細胞因子（如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α））和上調抗氧化因子（如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）1、SOD2、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase 2，GPX2）），對DSS誘導的小鼠UC有明顯的抑制作用。同時，植物乳桿菌ZDY2013增加了動物乳桿菌的豐度，而兩歧雙歧桿菌WBIN03則增加了毛螺旋菌科（Lachnospiraceae）細菌COE1的豐度，通過腸道微生物來調節氧化應激，并在炎癥中起調節作用。

IBD往往涉及菌群、腸上皮細胞和常駐免疫細胞的失衡，而益生菌發揮著對抗IBD的保護作用。在高度炎癥條件下，短雙歧桿菌可以降低腸道上皮細胞的內源性和外源性凋亡，進而保護腸道上皮細胞屏障免受損害，這可能通過表面胞外多糖和與宿主相互作用所介導[5]。嗜酸乳桿菌可以減輕DSS誘導小鼠結腸炎的程度[6]。嗜酸乳桿菌可以抑制T-輔助細胞17（T-helper 17，Th17）產生促炎因子，誘導T調節細胞（Treg）及白細胞介素-10（interleukin 10，IL-10）的產生，實現IBD的治療作用。除了益生菌活菌能發揮對抗炎癥性腸病的作用，進一步的研究還表明，滅活后的植物乳桿菌[7]或發酵乳桿菌的發酵乳[8]對炎癥性腸病也具有抗炎效果。

雖然益生菌在腸內穩態中起著重要作用，但是其分子機制尚未得到充分研究。研究表明，兩歧雙歧桿菌可以調節腸道mRNA的表達和下游靶基因的應答，兩歧雙岐乳桿菌和宿主可能通過mRNA實現交叉響應[9]。益生菌表面的胞外多糖也可能介導益生菌和宿主的免疫響應，進而實現益生菌對宿主的保護作用。另外，益生菌調節腸道菌群的分子機制也需要進一步研究。

1.2 提高腸道免疫力

臨床研究表明，益生菌能有效治療及改善便秘癥狀，并提高腸道免疫力。益生菌提高腸道免疫能力的作用除了調節腸道菌群和產生有機酸之外，還突出表現在另外三方面。一方面，益生菌能增強腸道屏障，防止腸滲漏發生并能保護黏膜完整性。研究表明，嬰兒雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌發酵物可以使得Caco-2細胞封閉蛋白和克勞蛋白-1正常化表達，并阻止IL-1β誘導Caco-2細胞的核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）活化，實現抑制腸滲漏的作用[10]。羅伊氏乳桿菌DSM17938和1563F預處理豬腸細胞株IPEC-J2，能通過下調促炎細胞因子IL-6和TNF-α的表達，增加細胞質支架蛋白ZO-1（195 kDa）長異構體的產生，并維持E-上皮鈣黏蛋白（E-cadherin）的表達，保護黏膜完整性，防止腸毒素性大腸桿菌感染對黏膜的破壞[11]。

另一方面，益生菌能夠提高腸道對致病微生物的抵抗能力。植物乳桿菌LRCC5310產生的胞外多糖在體外對人輪狀病毒WA株具有抗病毒作用[12]。小鼠在輪狀病毒感染前和感染后5 d口服植物乳桿菌LRCC5310產生的胞外多糖，可縮短腹瀉時間和病毒脫落時間，防止腸道上皮完整性的破壞。嬰兒雙歧桿菌和動物雙歧桿菌能夠改進小腸絨毛，提高腸道隱窩比率，進而降低腸道病原菌定植和刺激局部免疫[13]。益生菌在體內能和致病菌競爭性附著，防止病菌入侵。發酵乳桿菌擁有暴露在外的黏液結合蛋白（mucin binding protein，MucBP），這種蛋白發揮著和腸道黏液結合的作用[14]。研究表明，發酵乳桿菌MBD93的MucBP與腸道黏液糖苷N-乙酰半乳糖（N-acetylgalactosamine，GalNAc）、N-乙酰氨基葡萄糖（N-acetylglucosamine，GlcNAc）、半乳糖（galactose，Gal）和唾液酸（N-acetylneuraminic acid，Neu5Ac）有很強的親和力。進一步的實驗證實，發酵乳桿菌MBD93能阻止內源致病菌，如大腸桿菌、副傷寒沙門氏菌、桑尼氏志賀菌和尋常變形桿菌對黏液的黏附，防止致病菌的侵入。

此外，益生菌能刺激腸道免疫，降低致病菌毒性，改善腹瀉癥狀。唾液乳桿菌Ls04在增殖腸道有益菌并抑制致病菌的同時，能夠有效提高腸黏膜分泌型免疫球蛋白SigA的含量，刺激機體免疫應答[15]。長雙歧桿菌BR-108（無論活菌和死菌）能在小鼠盲腸組織和回腸佩耶體（ileal Peyer’s patches）中刺激細胞激素，如IL-6和IL-8的基因表達，從而帶來各種有益作用，包括預防感染、調節類脂代謝以防止和控制肥胖、減輕過敏癥狀和改善便秘[16]。

2 女性生殖道健康保護

益生菌對女性生殖健康的保護是其益生功能研究的熱點。在減輕陰道炎癥、清除性病病毒及治療白色念珠病等方面均有大量研究。

陰道炎癥是常見的婦科疾病。益生菌鼠李糖乳桿菌GR-1的上清能減輕脂多糖（lipopolysaccharide，PS）和脂肽酸（lipoteichoic acid，LTA）對人體羊膜細胞促炎細胞因子TNF-α產生的刺激，具有降低婦女早產風險的應用潛力[17]。臨床實驗表明，植物乳桿菌P17630的攝入能降低陰道反復感染的頻率和嚴重程度[18]。

人類乳頭瘤HPV病毒感染陰道會導致尖銳濕疣。意大利的一項臨床研究表明，長期補充鼠李糖乳桿菌BMX54可以通過恢復最初的菌群平衡而有助于解決HPV病毒感染[19]。在此項研究中，招募了117 名患有細菌性陰道病和陰道炎及伴生性HPV感染的婦女。經隨訪14 個月后，長期益生菌組解除HPV相關細胞學異常的概率是短期益生菌補充組的2 倍。負HPV-DNA檢測結果表明，短期組的總HPV清除率為11.6%，長期組為31.2%。通過益生菌重建陰道生態平衡是有效治療HPV感染不可忽視的策略。

女性陰道念珠病（vulvovaginal candidiasis，VVC）是一種世界范圍內非常常見的感染，主要由白色念珠菌（Candida albicans）引起。預防性攝入鼠李糖乳桿菌能避免或減少免疫抑制小鼠中白色念珠菌病的發展[20]。有研究表明，唾液乳桿菌MG242能抑制（99.99±0.01）%的C. albicans生長，表明唾液乳桿菌MG242具有開發為治療或預防VVC益生制劑的潛力[21]。掃描電子顯微鏡分析證實，副干酪乳桿菌菌株28.4表現出強烈的減少C. albicans菌絲形成的作用，具有作為治療白色念珠病替代方法的潛力[22]。發酵乳桿菌MG901和植物乳桿菌MG989有抑制白色念珠菌的潛力[23]。與白色念珠細胞共培養實驗后的細胞活力測試顯示，白色念珠菌細胞失去代謝活性并最終被殺死。進一步的研究表明，發酵乳桿菌MG901和植物乳桿菌MG989具有較高的表面疏水性，增強了二者對上皮細胞的黏附能力。這2 種益生菌與大腸桿菌和白色念珠菌共同聚集能影響白色念珠菌對腸上皮細胞的黏附和定植，可能對體內VVC的清除起到重要作用。

卷曲乳桿菌對陰道致病菌的抑制作用尤為突出。有研究表明，雖然自陰道分離的卷曲乳桿菌（7 株）、格氏乳桿菌（6 株）和約氏乳桿菌（5 株）均對白色念珠菌ATCC10231的生長、菌絲形成和病毒相關基因的表達有抑制作用，但是卷曲乳桿菌B145在微孔板液體培養基測試中表現出最強的抗菌活性（P＜0.05），非常值得功能開發研究，卷曲乳桿菌BC5D對抗一種重要的性傳播致病菌沙眼衣原體（Chlamydia trachomatis），有高于其他陰道乳桿菌的顯著、優越的活性[24]。在對15 株乳桿菌（如卷曲乳桿菌、格氏乳桿菌和陰道乳桿菌）對抗沙眼衣原體（C. trachomatis）感染的體外活性研究中，卷曲乳桿菌是HeLa細胞預防沙眼衣原體感染效果最好的菌種，特別是即使在低劑量下卷曲乳桿菌也具有顯著的保護活性。進一步的機理研究表明，BC5通過改變HeLa細胞系脂質組成誘導上皮質膜的重要改變，使得衣原體感染顯著減少[25]。

陰道滴蟲病是一種一般通過性傳播感染的婦科疾病，病原體是陰道毛滴蟲（Trichomonas vaginalis），一種胞外原蟲。研究表明，格氏乳桿菌ATCC9857有抑制陰道滴蟲黏附宿主細胞的作用[26]。格氏乳桿菌ATCC9857的表面蛋白——凝集促進因子APF-2，有助于顯著阻抑陰道滴蟲對人體外宮頸陰道細胞的黏附。對乳酸菌保護宿主對抗陰道滴蟲的機制研究有助于開發新型的特異性治療方法。

3 肝胃保健

在肝胃保健方面，益生菌在預防脂肪肝、防止酒精對肝胃的損傷及減輕幽門螺桿菌對胃的損傷方面都有保健作用。

肥胖與胰島素抗性及脂肪肝疾病強烈相關，益生菌能調節胰島素的敏感性，改善相關癥狀。臨床實驗表明，每日攝入格氏乳桿菌BNR17有助于減少肥胖成年人的內臟脂肪質量[27]。動物實驗表明，攝入嗜酸乳桿菌NS1能顯著減輕高脂飲食小鼠的肥胖和肝脂累積，并伴隨胰島素敏感的改善[28]。牛乳寡糖和嬰兒雙歧桿菌能夠阻止特定西式喂養條件下小鼠的非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH）[29]。嬰兒乳桿菌和牛乳寡糖合劑或嬰兒乳桿菌的補充，均能改善小鼠的胰島素敏感性，減少肝炎發生。此外，嬰兒乳桿菌和乳寡糖的合劑可以進一步降低肝甘油三酯水平、刺激肝臟免疫、減少膽鹽合成及提高肝臟解毒能力。

酒精和幽門螺桿菌是危害胃健康的重要隱患。長雙歧桿菌LC67和植物乳桿菌LC27合用可以抑制胃部酒精性出血潰瘍區域，同時提高髓過氧化物酶活性，降低TNF的表達，還可以提高酒精抑制的肝臟中乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶的活性，減輕酒精性胃炎和肝損傷[30]。幽門螺桿菌感染和胃部病理密切相關。胃部組織感染幽門螺桿菌后會產生一種侵入性的促炎免疫響應，導致胃炎和一系列形態學改變，進而增加患癌的易感性[31]。益生菌可以作為阻止或減少幽門螺桿菌的替代解決方式。一方面，益生菌可以抑制幽門螺桿菌的生長。活的益生菌可以和幽門螺桿菌共同聚集，從而抑制益生菌生長。最近的研究發現，熱滅活的約氏乳桿菌HK-LJ 88在體外對幽門螺桿菌的生長有抑制作用[32]。此外，動物實驗表明，多次口服約氏乳桿菌HK-LJ88可顯著降低無菌小鼠感染胃中幽門螺桿菌的數量，進一步的結果表明，即使是滅活乳酸菌的菌體成分也有可能通過某些未知的機制來實現幽門螺桿菌的根除治療。另一方面，益生菌可以刺激胃部免疫響應，減輕幽門螺桿菌感染后的促炎免疫響應。在感染幽門螺桿菌后，發酵乳桿菌UCO-979C菌株能分化調節胃上皮細胞和巨噬細胞的細胞因子響應，顯著減少人胃上皮細胞、THP-1炎癥細胞因子和趨化因子的產生，增加免疫調節細胞因子的水平，顯現出顯著的抗炎效應[31]。

4 上呼吸道感染防護

益生菌對上呼吸道感染的預防和保護體現在改善癥狀及提高對病毒或致病菌的抵御能力上。益生菌可以改善過敏性鼻炎和間歇性哮喘的癥狀。臨床研究表明，長雙歧桿菌BB536、嬰兒雙歧桿菌M-63、短雙歧桿菌M-16V等雙歧桿菌混合物能夠明顯改善兒童花粉誘導的過敏性鼻炎（allergic rhinitis，AR）和間歇性哮喘（intermittent a s t h m a，I A）的癥狀，并能提高生活質量[33]。格氏乳桿菌能改善呼吸道過敏癥狀，可預防小鼠過敏性哮喘模型中粉塵螨誘導的氣道過敏和炎癥反應[34]。格氏乳桿菌喂養能導致小鼠的炎性趨化因子明顯減少，糖類和脂質代謝的基因表達增加，尤其是過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma，PPARγ）的表達增加，格氏乳桿菌可能是通過一種新的樹突狀細胞內PPARγ激活途徑減輕過敏原誘導的過敏性哮喘氣道炎癥。

益生菌可以調節免疫代謝，提高上呼吸道抵御病毒或細菌的能力。約氏乳桿菌可以通過免疫調節代謝和改變免疫系統功能實現氣道黏液保護。在呼吸道多核病毒（respiratory syncytial virus，RSV）感染期間，口服攝入約氏乳桿菌可以減輕感染癥狀[35]。約氏乳桿菌可以調節氣道T輔助2型細胞（Th-2）和樹突細胞（dendritic cell，DC）功能，增加T調節細胞，同時改變骨髓衍生樹突細胞（bone marrow-derived DCs，BMDCs）的細胞介素分泌，減少共刺激分子的表達。口服副干酪乳桿菌CNCMI-1518能刺激肺部高水平招募髓系炎癥細胞，如間質單核細胞和樹突狀細胞，進而提高對腦膜炎奈瑟菌感染的抵抗力。另外，值得注意的是，一些益生菌的死菌體同樣也有刺激免疫調節，進而增強上呼吸道對病毒抵抗能力的作用。研究發現，從泡菜中分離出的植物乳桿菌NF1熱致死處理后也能顯著減少小鼠肺部感染的流感A（H1N1和H3N2亞型）和流感B（YaMagata系）病毒復制，延長感染小鼠的平均存活時間，并導致存活率增加[36]。死的益生菌菌體同樣也具有相當的應用潛力。

5 口腔保健

較差的口腔健康和一些疾病，如齲齒、牙周疾病和口腔癌相關，這些疾病在全世界非常流行。益生菌在預防口腔疾病、改善口腔健康方面有積極作用。變形鏈球菌是導致齲齒的致病菌之一。研究表明，唾液乳桿菌CECT5713死菌體能降低唾液中變形鏈球菌數量，并抑制變形鏈球菌與羥基磷灰石的黏附，可作為降低口腔唾液中致病菌濃度的一種策略[37]。鼠李糖乳桿菌LGG和雙歧桿菌BB-12組合益生菌對唾液和菌斑攜帶的聚合放線菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans）、牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis）、中間普雷特拉菌（Prevotella intermedia）和核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）有明顯抑制作用，能改善牙齦健康[38]。

副干酪乳桿菌發酵牛乳產生的活性物質對口腔健康也有良好的保護作用。臨床實驗表明，副干酪乳桿菌SD1發酵牛乳既能降低唾液中變形鏈球菌的數量，又能延遲齲齒發生，并且菌株對幼兒是安全的[39]。干酪乳桿菌副干酪亞種NTU101發酵脫脂乳也具有抗牙周炎活性[40]。干酪乳桿菌副干酪亞種NTU101乙醇提取物通過降低酒石酸抗性酸磷脂酶（tartrate-resistant acid phosphatase，TRAP）活力和酒石酸抗性酸陽性多核破骨細胞數量，抑制NF-κB配體受體激活子（receptor activator of nuclear factor -κB ligand，RANKL）誘導的破骨細胞分化，減少牙齒骨流失。

不同的益生菌均能表現出對口腔健康的保護作用，然而菌株之間的相互協同及不同菌株的人群適應性仍不清楚。

6 皮炎防護

益生菌用于皮膚病治療的潛力巨大，口服益生菌可以調節腸道免疫，改善一些皮膚病，如特征性皮炎（atopic dermatitis，AD）的癥狀。研究表明，無毛小鼠口服唾液乳桿菌LA307和鼠李糖乳桿菌LA305可以抑制慢性皮炎的發展[41]。用這2 種乳桿菌治療，會導致小鼠促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-17、IL-22水平下降，同時促使抗炎因子IL-10和IL-4水平上升。德國的一項臨床實驗表明，含有經熱處理的約氏乳桿菌NCC533的化妝品洗劑，可以控制AD患者金黃色葡萄球菌的定植，實現局部癥狀的改善[42]。進一步的研究表明，熱處理的約氏乳桿菌NCC533可以調節AD患者內源性皮膚抗菌肽AMPs的表達，并抑制金黃色葡萄球菌與人表皮模型的體外結合[43]。約氏乳桿菌NCC533可以通過增強皮膚天然免疫和減少金黃色葡萄球菌定植來改善AD。

然而，現有的益生菌在皮膚病，如AD方面的治療效果并不一致，部分原因是由于益生菌的作用具有菌株特異性，仔細選擇益生菌菌株對確保治療的有效性非常必要。

7 結 語

益生菌在器官疾病預防和治療方面功能活性研究眾多，但是機制研究并不非常透徹，而且動物實驗研究多于人體臨床研究，針對人體疾病療效的作用機制更加缺乏。不同人群對不同菌株響應的差異研究尚屬空白，另外菌株之間的協同作用也不清楚。但是益生菌具有開發為功能性食品及相關疾病治療藥物的巨大潛力，篩選得到針對某些特定疾病具有明確功效、機制清楚及可以用于臨床治療的益生菌是今后益生菌功能活性的研究方向。此外，益生菌死菌體的生物活性也同樣不能忽視，這將為相關益生菌日化或發酵產品的開發提供新的思路。