凝結芽孢桿菌在胃腸道疾病治療中的應用進展

穆媛媛，叢延廣

1.遼河油田寶石花中心醫院 消化科（盤錦124010）；2.西南醫科大學附屬中醫醫院 精準醫學中心（瀘州 646000）

益生菌是指“以一定劑量使用后對宿主產生有益作用的活微生物”[1]。越來越多的細菌被證明具有益生作用，但多數益生菌穩定性不好，影響其使用效果，因此，益生菌制劑往往需要通過凍干或者膠囊化等處理以提高其穩定性[2-3]。不過有部分益生菌如凝結芽孢桿菌（Bacillus coagulans）能夠形成內芽胞，從而具有很強的抗逆性，因此在醫藥及工農業應用方面具有獨特優勢。近些年，國內外針對凝結芽孢桿菌治療消化系統疾病方面開展了大量研究，本文對其研究進展進行了綜述，并對其未來發展進行展望。

1 細菌基本特征

凝結芽孢桿菌因最早是從凝結的煉乳中分離而得名[4]。在不同時期，該菌還曾被命名為Lactobacillus sporogenes、Bacillus sporogenes[5]，這些名字至今還在一定范圍內使用，在本文中則統一采用B.coagu?lans，中文名為凝結芽胞桿菌[3,6]。

該菌革蘭染色陽性、能運動、可形成內芽胞。最適生長溫度范圍為35～50°C，最適pH 為5.5～6.5。代謝上屬兼性厭氧，發酵麥芽糖、甘露醇、棉子糖、蔗糖和海藻糖，產酸不產氣。凝結芽孢桿菌的芽孢呈橢圓形，位于菌體極端，對熱和不利環境具有抗性，能在稀鹽酸和氫氧化鈉溶液中出芽[3]。因此，口服的凝結芽孢桿菌芽孢可以抵抗胃酸作用到達小腸，并出芽繁殖。從口服到出芽的平均時間為4～ 6 h，大約85%的芽孢可以抵達腸道。出芽后，凝結芽孢桿菌在腸道內代謝活躍。不過凝結芽孢桿菌缺乏腸道定植能力，是一種短暫定植的益生菌。一次口服后，凝結芽孢桿菌在糞便中排出大約7 d。因此，若想達到長期治療的目的，凝結芽胞桿菌相關益生制品必須每日攝入[7]。

凝結芽胞桿菌可以產生細菌素和細菌素樣物質[8-9]，能顯著改善胃腸道微生態，增加腸道有益微生物的數量，同時拮抗病原微生物[10]。研究顯示攝入凝結芽胞桿菌可以增加腸道普氏棲糞桿菌（一種益生菌）的豐度[11]，并可減少動物腸道中大腸菌群計數，同時增加乳桿菌的計數[12]。此外，凝結芽孢桿菌還具有激活人免疫細胞，促進抗原呈遞細胞成熟的作用[13-14]。

2 在胃腸道疾病治療方面的應用研究

抗生素治療、免疫抑制、過敏損害和壓力反應等導致的微生態環境失衡是胃腸道疾病發生的重要機制，服用益生菌制品是一個治療胃腸道疾病的有效療法。目前針對凝結芽胞桿菌治療胃腸道疾病已開展了大量的實驗和臨床研究，主要包括以下疾病類型。

2.1 微生態失調

健康人的腸道內定植著種群豐富的微生物，稱為腸道菌群。腸道菌群各菌間相互依存、制約，在質和量上形成一種微生態平衡。一旦機體內外環境發生變化，特別是長期使用廣譜抗生素，敏感菌被抑制，耐受菌則大量繁殖，造成腸道微生態失調，引起臨床癥狀則稱為腸道菌群失調癥。在菌群失調的動物實驗中，通過補充凝結芽孢桿菌能有效抑制病原微生物的生長，進而使專性胃腸道微生物重建到正常水平。動物實驗顯示，服用凝結芽孢桿菌可以治療致病微生物導致的急性胃腸道感染[15]。研究結果表明，苯甲酸、凝結芽孢桿菌和牛至精油的聯合使用可保持腸粘膜屏障的完整性，進而改善腸產毒性大腸埃希菌（enterotoxigenic escherichia coli,ETEC）感染仔豬的生長性能，減輕ETEC攻擊仔豬的腹瀉癥狀，聯合制劑可以用作抗生素的替代品[16]。這些初步的實驗結果顯示凝結芽孢桿菌有助于恢復腸道微生態平衡，有效改善相關疾病。

2.2 兒童抗生素相關性腹瀉

抗生素相關性腹瀉(antibiotic-associated diar?rhea,AAD)是指應用抗生素后發生的、與抗生素有關的腹瀉。抗生素相關性腹瀉的病因和發病機制復雜，尚未完全清楚。凝結芽孢桿菌是治療抗生素相關性腹瀉最有潛力的益生菌之一。在一個針對98個兒童的多中心隨機雙盲安慰劑對照的臨床試驗中，研究者調查了凝結芽孢桿菌治療抗生素相關性腹瀉的效果。在治療周期結束時，凝結芽孢桿菌治療組僅有29%患兒腹瀉持續，而安慰劑組則有62%仍有腹瀉，相比安慰劑組，治療組患兒腹瀉的平均持續時間也顯著縮短，該臨床試驗結果顯示凝結芽孢桿菌治療抗生素相關性腹瀉的效果顯著[17]。

2.3 急性腹瀉

一個隨機雙盲安慰劑對照的臨床試驗中，使用凝結芽胞桿菌LBSC治療伴隨腹部不適的急性腹瀉。60名患者分為治療組（凝結芽胞桿菌，20億CFU）和安慰劑組。臨床數據顯示凝結芽胞桿菌能有效地治療伴有腹痛和不適的急性腹瀉[18]。

2.4 腸易激綜合癥

腸易激綜合征（irritable bowel syndrome，IBS）是一種多病因的慢性胃腸道疾病，表現為陣發性腹脹、腹痛、腹瀉和/或便秘等癥狀。IBS嚴重影響患者的生活質量，然而目前尚無有效的治療手段。目前有多個臨床試驗結果顯示凝結芽孢桿菌具有治療IBS的潛力：在一個為期八周的臨床研究中，52個患有腹瀉為主的IBS 患者（包括男性和女性，年齡30～67 歲）隨機分為兩組。實驗組患者（n=26）每日接受1顆凝結芽孢桿菌膠囊（含有20 億CFU）治療，對照組（n=26）則為外觀相同的安慰劑。患者每日檢測腸運動頻率、腹痛、腹脹和脹氣等指標。與安慰劑組比較，治療組的排便次數顯著減少（P=0.042），而其它指標則沒有顯著性差異[19]。

一個雙盲安慰劑對照多中心臨床試驗評價了凝結芽胞桿菌MTCC 5856 合并常規方法治療36 例腹瀉為主的IBS。經過90 d的治療，與安慰劑組相比，治療組病人的臨床癥狀如腹脹、嘔吐、腹瀉、腹痛及大便次數均出現顯著減少(P<0.01)[20]。

在意大利的一個隨機雙盲安慰劑對照的臨床試驗，采用凝結芽胞桿菌與二甲基硅油聯用治療52名IBS 患者。分析顯示相比安慰劑組，治療組患者的主要癥狀包括腹脹、不適和疼痛均有顯著改善，提示凝結芽胞桿菌與二甲基硅油聯用治療IBS 是有效的[21]（P<0.01）。

在一個采用合生素Lactol（每片劑由15×107CFU凝結芽胞桿菌芽孢和100 mg低聚果糖組成）進行治療IBS的臨床試驗中，與安慰劑組相比，合生素組患者的腹痛和腹瀉頻率均有顯著的減低（P<0.01），不過便秘頻率兩組相似。結果表明含有凝結芽胞桿菌的合生素Lactol可以改善IBS病人的腹痛和腹瀉癥狀[22]。

在印度進行了一個采用凝結芽胞桿菌Unique IS2 治療IBS 的雙盲隨機安慰劑對照的研究，141 名年齡介于4～12歲的IBS患兒參加了該試驗。參加者每天服用凝結芽胞桿菌Unique IS2 片劑或者安慰劑，持續8 周，隨后兩周為隨訪期。研究者評估了疼痛強度以及與腸易激綜合征相關的其他癥狀，例如腹部不適、腹脹、擴張、排空不全感、大便緊張、腸運動的急迫性、排氣和粘液以及腸習慣的滿意度等指標。相比于安慰劑組，治療組在疼痛強度上顯著減少（P<0.001），另外在糞便稠度以及腹部不適、腹脹、急迫、不完全排空、排氣也有改善。該研究證明了凝結芽孢桿菌Unique IS2 在減少4～12 歲年齡組兒童腸易激綜合癥癥狀方面具有明確功效[23]。

2.5 新生兒和嬰兒腹瀉

在印度進行了一項應用凝結芽孢桿菌治療急性輪狀病毒感染導致的新生兒腹瀉的臨床試驗，112個新生兒每日服用1億CFU凝結芽孢桿菌持續1年，結果顯示可以有效減少腹瀉發生頻率和縮短病程（從安慰劑組的平均6.8 d 縮短至實驗組的3.6 d），該臨床試驗提示凝結芽孢桿菌具有治療新生兒腹瀉的功效[24]。

2.6 小兒功能性胃腸道疾病

為探討益生菌對小兒功能性胃腸道疾病的影響，進行了應用合生素Lactol（由凝結芽孢桿菌和低聚果糖組成）治療的臨床試驗，每天治療兩次，持續四周。以6點自評疼痛量表評價療效（治療反應定義為超過2點減低或無疼痛），合生素治療組患者反應率顯著高于安慰劑組。但以醫師評定的整體嚴重程度，兩組之間沒有顯著差異[25]。

在伊朗的一個臨床試驗比較了合生素Lactol（凝結芽胞桿菌+低聚果糖）、薄荷油（Colpermin）和安慰劑（葉酸）對患有腹痛相關功能性胃腸病（abdomi?nal pain-related functional gastrointestinal disorders,FGIDs）兒童的治療作用。共88 名患童完成了試驗，結果顯示與安慰劑組比較，薄荷油組的疼痛持續時間、頻率和嚴重程度均有顯著改善，合生素Lactol組在疼痛持續時間和頻率上也顯著改善，但嚴重程度沒有顯著變化。兩個治療組均沒有觀察到副作用和不耐受現象[26]。

2.7 便秘

功能性便秘是最常見的兒童消化道疾病之一。一種由凝結芽胞桿菌和礦物油組成的合生素Lac?tol(R)被用來治療年齡介于2～14 歲的60 名兒童的功能性便秘。與單獨礦物油治療相比，聯用治療導致病人大便頻率顯著增加，而排便緊張和排空不全減低。在兩組病人中，均沒有嚴重副反應現象[27]。在日本的一項針對患有功能性便秘的志愿者的臨床試驗顯示，服用凝結芽胞桿菌lilac-01可以顯著改善排便和糞便的性狀[28]。國內一項研究也顯示，凝結芽孢桿菌BC1片對小鼠實驗性便秘和成人慢性便秘均有明顯的治療作用，在臨床試驗中未見不良反應或副作用[29]。這幾項研究顯示凝結芽孢桿菌對功能性便秘也有良好的治療效果。

3 結論與展望

到目前為止，國內外廣泛開展了凝結芽胞桿菌在胃腸道疾病方面的應用研究，多數的研究結果是積極的，顯示了凝結芽胞桿菌作為益生菌在胃腸道疾病方面具有良好的應用潛力，尤其是針對急性腹瀉、腸易激綜合征、抗生素相關性腹瀉、便秘等。不過到目前為止，涉及凝結芽胞桿菌治療的臨床研究多數為單中心研究，病例數量也相對較少。因此，對于凝結芽胞桿菌在臨床治療方面的應用價值仍需要多中心大病例數的臨床試驗加以進一步的確認。

2016 年國家衛計委批準凝結芽胞桿菌列入《可用于食品的菌種名單》，說明凝結芽胞桿菌的安全性以及在食品方面的應用得到國家的認可，這進一步促進了凝結芽胞桿菌的相關研究、應用和推廣。然而，目前凝結芽孢桿菌主要應用于食品、動物養殖等方面，在生物醫藥方面的實際應用很少。鑒于凝結芽孢桿菌在治療胃腸道疾病方面顯示出來的良好潛力，進一步加強凝結芽孢桿菌在生物醫藥領域的基礎和臨床研究是非常有必要的。