益生菌與腸道菌群、免疫調(diào)節(jié)的相互作用與機(jī)制研究進(jìn)展

唐曼玉，王晚晴,2, ，強(qiáng)敬雯，華 威,2，武 雙,2，李亞麗，甄 新，李春庚，程艷玲,2,

（1.北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院，北京 100023；2.生物質(zhì)廢棄物資源化利用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100023）

益生菌是是人體健康不可缺少的活菌或有益微生物，其可合成各種維生素、參與食物的消化、促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、抑制致病菌群的生長、分解有害有毒物質(zhì)等，對(duì)消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等的免疫細(xì)胞、代謝調(diào)控與免疫互作方面發(fā)揮作用而引起越來越廣泛的關(guān)注[1]。益生菌通過直接或間接的調(diào)整宿主腸道微生物的組成來激活宿主內(nèi)源性微生物或免疫系統(tǒng)活性。直接影響是指某些益生菌的攝入可以直接改變腸道內(nèi)固有菌群的結(jié)構(gòu)；間接影響指益生菌的攝入可能影響某些腸道菌群的代謝，進(jìn)而改變腸道中短鏈脂肪酸和總膽汁酸的含量以及細(xì)菌酶活性和礦物質(zhì)離子的吸收[2]。益生菌在腸道內(nèi)大量繁殖，通過調(diào)節(jié)紊亂的菌群結(jié)構(gòu)以提高機(jī)體免疫力，促進(jìn)人體健康。

益生菌是醫(yī)學(xué)上開始從“以菌抑菌”走向“以菌制菌”的標(biāo)志菌，是人體腸道堅(jiān)固的生物屏障[3]，對(duì)機(jī)體健康有重要作用，其通過爭(zhēng)奪腸道營養(yǎng)物質(zhì)和粘附位置定植于腸道以抑制有害菌的生長繁殖，并刺激人體自身的免疫系統(tǒng)來發(fā)揮效力[4]。國內(nèi)外已有較多益生菌對(duì)腸道健康影響的文章報(bào)道[5]。基于此，本文綜述了益生菌與腸道菌群互作，調(diào)控腸道功能及免疫調(diào)節(jié)機(jī)制，為益生菌在分子水平的理論研究提供參考。

1 益生菌與腸道菌群的關(guān)系

腸道是體內(nèi)最大的內(nèi)分泌器官，腸道菌群可將食物發(fā)酵生成短鏈脂肪酸、次級(jí)膽汁酸和氨基酸代謝物等代謝產(chǎn)物[6]。這些代謝產(chǎn)物會(huì)直接或間接影響宿主生理病理過程，對(duì)維持宿主健康起著重要作用。腸道菌群失調(diào)會(huì)改變宿主體內(nèi)的平衡，擾亂宿主的代謝，破壞腸道上皮細(xì)胞并引起炎癥，進(jìn)而引發(fā)疾病[7]。而補(bǔ)充益生菌是最直接增加腸內(nèi)有益菌的方法，益生菌可以對(duì)腸道菌群發(fā)揮多種生物學(xué)作用，維持正常腸道菌群和抑制病原菌，改善和維持腸道功能，參與營養(yǎng)和代謝，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的功能，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌。

益生菌與腸道菌群的互作可用于開發(fā)治療腹瀉或腸易激綜合征等的藥物上，同時(shí)益生菌還具有降低膽固醇水平、提高宿主免疫力，延緩疾病[8]，降低血清膽固醇[9]，增強(qiáng)身體對(duì)礦物質(zhì)吸收的功能以及抑制腫瘤細(xì)胞繁殖功效，其抗癌的可能機(jī)制包括競(jìng)爭(zhēng)性地排除致病菌、與致癌物直接物理結(jié)合、改變腸道環(huán)境以調(diào)節(jié)生產(chǎn)酶、抗氧化活性和免疫調(diào)節(jié)等[10]。益生菌通過優(yōu)化腸道菌群或刺激免疫細(xì)胞進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能，其免疫調(diào)節(jié)是通過細(xì)胞和體液免疫調(diào)節(jié)、組織介導(dǎo)的致病定植抗性、改善粘膜屏障完整性以及與微生物的相互作用，以共生或共生關(guān)系增強(qiáng)正常腸道益生菌微生物[11]。

1.1 益生菌的分類及其在腸道菌群的分布

益生菌主要分為乳桿菌類、雙歧桿菌類、乳球菌類和鏈球菌類等，主要分布在胃腸道，與防治疾病的關(guān)系如表1 所示。絕大多數(shù)腸道菌群為絕對(duì)厭氧菌，其數(shù)量是需氧菌和兼性厭氧菌的100～1000 倍，主要分布在胃、小腸和大腸中，不同部位的菌群分布也有所差異[8]。隨年齡的增長，腸道菌群的組成也在不斷的發(fā)生變化，越來越多的研究表明，腸道微生物群落是高度復(fù)雜的，與糖尿病、肥胖、高血壓和心血管疾病的發(fā)生息息相關(guān)[12]，可以影響人類的健康，因此腸道菌群具有相當(dāng)大的可塑性。

1.2 益生菌在腸道的定植

益生菌通過定植來調(diào)節(jié)腸道微生物，并影響宿主腸道微生物的代謝，最終改善宿主健康。國外一些研究已證明益生菌可通過競(jìng)爭(zhēng)營養(yǎng)或產(chǎn)生殺菌因子形成定植抗性來減少腸道病原微生物的感染[21]，從而對(duì)胃腸道疾病起到減少或預(yù)防的效果。它們協(xié)助宿主進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)，處理影響不良反應(yīng)的藥物代謝產(chǎn)物，重要的是合成宿主必需的維生素，如生物素、葉酸和維生素K[22]。

由于益生菌的活性與宿主胃腸道的條件和腸道菌群的變化密切相關(guān)，益生菌的定植與持久性顯得尤為重要。益生菌菌株分泌具有抗菌活性的短鏈脂肪酸等次級(jí)代謝物和多肽，其可能與宿主或病原體直接相互作用[23]，這些相互作用將大大改善益生菌的功效。益生菌對(duì)黏液和腸道上皮細(xì)胞的粘附不僅使菌株具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而且可與宿主形成更強(qiáng)的相互作用，從而刺激宿主的免疫反應(yīng)[24]。此外，益生菌菌株的定植阻止了腸道病原體與腸道細(xì)胞的粘附。

益生菌除了對(duì)致病性定植有抗性外，還通過細(xì)胞表面蛋白質(zhì)、胞外多糖、肽聚糖、脂質(zhì)體酸、菌毛與宿主組織相互作用，結(jié)合粘蛋白，調(diào)節(jié)粘蛋白、免疫和腸道細(xì)胞以提高轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間改善腸道屏障的完整性[25]。

綜上，益生菌的定植增強(qiáng)了腸道屏障的完整性，間接提高了機(jī)體的免疫力。可見益生菌可作為外源菌攝入，其定植于人體腸道，其可改善腸道菌群組成，同時(shí)與致病菌競(jìng)爭(zhēng)營養(yǎng)物質(zhì)，排除致病菌，最終提高機(jī)體的免疫力。

2 益生菌調(diào)控腸道菌群及腸道功能

2.1 益生菌與益生元共同調(diào)節(jié)腸道菌群

腸道菌群在人類健康中發(fā)揮著重要作用，腸道菌群失衡會(huì)導(dǎo)致腸易激綜合征，直腸癌等很多疾病。益生菌的攝入是為了增強(qiáng)正常的腸道益生菌菌群的共生關(guān)系，益生菌可介導(dǎo)調(diào)節(jié)腸道細(xì)菌和真菌的生長[26]，其粘附在胃腸道表面定植、繁殖，有助于維持宿主腸道微生物平衡[27]。益生元是不易消化的低聚糖，最常見的是菊糖、低聚果糖、乳果糖和抗性淀粉[28]，可通過從天然來源提取或化學(xué)合成產(chǎn)生[29]。益生元能夠提高腸道的自我保護(hù)能力，可作為益生菌的養(yǎng)料，選擇性的促進(jìn)益生菌的繁殖和生長，調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成，被宿主微生物選擇性降解以釋放有益的代謝物，其直接或間接影響細(xì)菌的定植和生長過程，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖等[30]。

益生元到達(dá)腸道，會(huì)積極促進(jìn)腸道內(nèi)益生菌發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，為腸道營造酸性環(huán)境，從而抑制有害菌的生長[31]，其與益生菌均對(duì)腸道菌群平衡有促進(jìn)作用，兩者之間的協(xié)同效應(yīng)使益生菌在腸道內(nèi)獲得優(yōu)勢(shì)，從而快速定植生長繁殖并成為優(yōu)勢(shì)菌。益生菌的益生作用主要是通過直接或間接地調(diào)整宿主腸道微生物組成，激活宿主內(nèi)源性微生物群或免疫系統(tǒng)的活性來實(shí)現(xiàn)的[32]。益生菌對(duì)宿主發(fā)揮有益作用機(jī)制包括分泌抗菌物質(zhì)、競(jìng)爭(zhēng)性排斥粘附部位和營養(yǎng)來源、增強(qiáng)腸道屏障功能和免疫調(diào)節(jié)[33]。

2.2 益生菌調(diào)控腸道功能

由益生菌產(chǎn)生的細(xì)菌素、有機(jī)酸、過氧化氫和鐵載體等代謝產(chǎn)物，有利于抑制腸道菌群中的不利菌群，預(yù)防細(xì)菌致病性定植，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)的腸道病原體發(fā)揮直接的抗菌作用[34]。

2.2.1 細(xì)菌素的分泌 細(xì)菌素是核糖體產(chǎn)生的抗菌肽。細(xì)菌素由于體積小，且在疏水性和親水性方面存在差異，故可以粘附在微生物細(xì)胞上，并可穿透磷脂。細(xì)菌素主要是陽離子多肽，這一特性使其能夠與細(xì)菌磷脂的負(fù)電荷基團(tuán)進(jìn)行靜電相互作用，并被插入到平面脂雙分子層或脂質(zhì)體膜中，形成短暫的通道，敏感細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜的通透性被提高，最終導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物泄漏和細(xì)胞死亡[35]，此外，其還可抑制細(xì)菌DNA和RNA 合成或細(xì)胞壁蛋白質(zhì)的合成。

益生菌產(chǎn)生的細(xì)菌素是胃腸道（GIT）中用于抑制病原體的關(guān)鍵作用物質(zhì)[36]。細(xì)菌素通常只抑制特定的病原體，一些細(xì)菌素具有更廣泛的抗菌活性。細(xì)菌素可能對(duì)病原體有抑菌或直接殺菌作用，從而限制了細(xì)胞在腸道定植的能力。細(xì)菌素的相關(guān)抗菌活性允許產(chǎn)生細(xì)菌素的益生菌菌株在復(fù)雜的胃腸道環(huán)境中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[37]。

2.2.2 有機(jī)酸的生成 益生菌和共生菌在GIT（胃腸道）中發(fā)酵碳水化合物，其產(chǎn)生的乙酸、甲酸、琥珀酸和乳酸等有機(jī)酸可提高腸道酸度，降低腸道環(huán)境pH，使其更適宜乳酸菌等益生菌生存，從而抑制細(xì)菌病原體的生長。特別是乳酸和乙酸，其可以抑制GIT 中許多致病菌的生長[38]。此外，有機(jī)酸能夠修復(fù)和促進(jìn)腸道功能，促進(jìn)消化液的分泌，使機(jī)體的消化功能得到增強(qiáng)，進(jìn)一步加強(qiáng)了機(jī)體對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收功能[39]，其可有效抑制腸道有害菌的生長，阻止病原菌的定植，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)及機(jī)體對(duì)礦物質(zhì)的吸收，減少便秘[40]。但有機(jī)酸的含量不是越高越好，含量過高會(huì)導(dǎo)致腸道弱酸性環(huán)境被破壞，限制益生菌的生長繁殖，甚至影響機(jī)體排便功能。

2.2.3 過氧化氫的產(chǎn)生 共生或益生菌產(chǎn)生過氧化氫可能是對(duì)抗病原體的重要抗菌機(jī)制[41]，過氧化氫酶作用導(dǎo)致產(chǎn)生許多氧自由基，氧自由基通過干擾過氧化氫酶的活性而產(chǎn)生抗菌作用。過氧化氫抑制外來菌的定植，使入侵的微生物無法獲得足夠營養(yǎng)，以此抑制外來菌的增殖；降低病原菌的病原性，減少病原菌對(duì)腸道上皮細(xì)胞的侵襲，或通過上皮細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散改變基因轉(zhuǎn)錄和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)致使腸道病原菌死亡[42]。

2.2.4 鐵載體的釋放 鐵水平是導(dǎo)致腸道菌群改變的重要因素，在大多數(shù)腸道微生物的代謝和增殖中起著核心作用，鐵載體是由微生物產(chǎn)生的低分子量、有機(jī)、高親和力的一種Fe3+特異性的螯合劑，對(duì)Fe3+具有超強(qiáng)的絡(luò)合力。細(xì)菌可通過分泌鐵載體攝取Fe3+，鐵載體能夠與宿主體內(nèi)的轉(zhuǎn)鐵蛋白、乳鐵蛋白等鐵結(jié)合蛋白競(jìng)爭(zhēng)Fe3+形成可溶性的Fe3+-鐵載體復(fù)合體進(jìn)入細(xì)胞，F(xiàn)e3+被鐵還原酶還原滿足細(xì)菌對(duì)鐵的攝取；鐵載體通過剝奪競(jìng)爭(zhēng)病原微生物的鐵來抑制它們的生長與增殖[43]。在此過程中，產(chǎn)生鐵載體的細(xì)菌將其環(huán)境中可用的對(duì)其他微生物至關(guān)重要的游離鐵隔離。

2.3 益生菌維持腸上皮屏障的穩(wěn)定

腸道屏障功能可以維持腸道上皮細(xì)胞的完整性，從而發(fā)揮腸道上皮細(xì)胞對(duì)生命體的保護(hù)作用。胃腸道上皮由一層黏液層覆蓋的細(xì)胞組成，黏液層不斷暴露于管腔內(nèi)容物和各種腸道細(xì)菌[44]。腸上皮屏障由黏液層、腸細(xì)胞和腸固有免疫系統(tǒng)組成，胃腸道屏障是維持上皮完整性、防止病原體感染和過度炎癥的關(guān)鍵防御機(jī)制[45]。因此，這一屏障的穩(wěn)定和維持對(duì)宿主是至關(guān)重要的。腸上皮的腸道屏障對(duì)抗有害抗原入侵的重要防御機(jī)制包括黏膜層、細(xì)胞間連接復(fù)合物以及抗菌肽和免疫球蛋白A 的分泌，一旦這些屏障功能受到干擾，細(xì)菌和食源性抗原就容易抵達(dá)黏膜下層，引發(fā)炎癥反應(yīng)，從而導(dǎo)致腸道功能紊亂[46]。食用定植或非定植益生菌可增強(qiáng)屏障的完整性，通過增加上皮杯狀細(xì)胞的粘蛋白的分泌量來增強(qiáng)腸道屏障功能，有助于保護(hù)腸上皮免受腸道病原體和慢性炎癥的侵襲[47]。

腸上皮細(xì)胞覆蓋著一層內(nèi)外保護(hù)性的黏液層，其限制細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)，并作為一種動(dòng)態(tài)的防御屏障，抵御腸道病原體和其他潛在的有害抗原在腸內(nèi)定植。腸道病原體必須先穿透黏液層，然后才能到達(dá)腸上皮，而粘蛋白是上皮黏液層的主要大分子物質(zhì)，由腸道中的特殊杯狀細(xì)胞產(chǎn)生益生菌能夠通過促進(jìn)腸粘蛋白和防御素的分泌來抑制病原體對(duì)腸道的粘附[48]。益生菌介導(dǎo)的黏液分泌增加可能是其與腸道致病菌相互作用預(yù)防感染、改善腸道屏障功能的關(guān)鍵機(jī)制。

由此可見，增強(qiáng)腸道上皮的防御屏障是至關(guān)重要的，益生菌定植可增強(qiáng)腸道上皮屏障的完整性，進(jìn)一步促進(jìn)黏液層的粘液分泌增加，粘附病原菌和病原體從而降低疾病的感染。

3 益生菌與免疫

3.1 益生菌參與免疫調(diào)節(jié)

益生菌對(duì)宿主固有和適應(yīng)性免疫反應(yīng)具有調(diào)節(jié)作用，這些細(xì)菌能夠調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞（DCs）、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及T 和B 淋巴細(xì)胞的功能，從而增強(qiáng)其對(duì)入侵腸道病原體的吞噬能力[49]。益生菌通過刺激宿主特異性和非特異性免疫反應(yīng)，抑制GIT 中的病原體，進(jìn)而預(yù)防腸道疾病。

益生菌能夠通過向樹突狀細(xì)胞發(fā)出信號(hào)，分泌抗炎細(xì)胞因子，如白介素10（IL-10），通過抑制抗體的產(chǎn)生而抑制炎癥因子的釋放，從而觸發(fā)先天性免疫系統(tǒng)的抗炎反應(yīng)，在炎癥期間引起促炎細(xì)胞因子的減少。益生菌干擾核因子激活的B 細(xì)胞的κ-輕鏈增強(qiáng)（NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）的信號(hào)通路，使免疫細(xì)胞的促炎細(xì)胞因子分泌下調(diào)。腸道病原體激活信號(hào)通路導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的分泌，近而嚴(yán)重破壞腸上皮屏障，益生菌通過抑制促炎細(xì)胞因子激活和趨化中性粒細(xì)胞調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，促進(jìn)中性粒細(xì)胞的吞噬作用[50]。在炎癥過程中，益生菌作為媒介引起促炎細(xì)胞因子的減少緩解炎癥。

益生菌通過刺激腸道并產(chǎn)生抗體，特別是免疫球蛋白A（IgA）發(fā)揮作用。在腸腔釋放的抗體可以通過干擾病原體細(xì)胞膜上的粘附細(xì)胞受體來抑制病原體對(duì)腸道的粘附[51]。

一些益生菌菌株還可以通過影響宿主免疫吞噬細(xì)胞對(duì)腸道病原體的吞噬作用來調(diào)節(jié)宿主免疫機(jī)制。此外，益生菌不僅在臨床情況下影響吞噬細(xì)胞的活性，而且還會(huì)影響吞噬細(xì)胞的能力。

3.2 益生菌的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制

益生菌的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制主要包括黏膜屏障作用、增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用、促進(jìn)IgA生成等。益生菌可通過產(chǎn)生增強(qiáng)腸道黏膜屏障功能，抑制致病菌生長和粘附，調(diào)控免疫細(xì)胞活性及促進(jìn)免疫因子產(chǎn)生等方式，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能[52]。

3.2.1 黏膜屏障作用 益生菌與腸黏膜緊密結(jié)合構(gòu)成腸道的生物屏障，能通過占位效應(yīng)、營養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)及其分泌的細(xì)菌素等各種代謝產(chǎn)物抑制條件致病菌的過度生長及外來病原菌的入侵，維持腸道的微生態(tài)平衡[53]。細(xì)菌在腸道內(nèi)按照一定的順序定植（需氧菌-兼性厭氧菌-厭氧菌）逐漸成為常駐菌群，在黏膜的特定部位有特定的細(xì)菌黏附，黏附是定植的第一步，益生菌在腸道黏膜上皮細(xì)胞表面黏附定植后進(jìn)入菌群增殖的過程，最終形成穩(wěn)定的菌群。有益菌可發(fā)揮占位定植作用，競(jìng)爭(zhēng)定植位點(diǎn)以阻止病原菌與腸道黏膜受體結(jié)合，益生菌的黏附還可以防止條件致病菌的易位，阻止條件致病菌向周圍不斷擴(kuò)散而引發(fā)有關(guān)部位感染[54]。

益生菌進(jìn)入消化道后被腸粘膜內(nèi)特有的M 細(xì)胞攝取，進(jìn)而遞呈給巨噬細(xì)胞，益生菌表面的多種微生物相關(guān)分子模型與巨噬細(xì)胞的表面模式識(shí)別受體（PRR）相互作用，刺激它們產(chǎn)生下游效應(yīng)器細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)免疫相關(guān)反應(yīng)[55]。

腸道黏膜與管腔內(nèi)容物和各種腸道菌群連續(xù)接觸。相對(duì)于近端腸段，小腸、盲腸和結(jié)腸區(qū)域的細(xì)菌定植量增加，因此，上皮和粘膜形成了調(diào)節(jié)細(xì)菌生長的機(jī)制以免受炎癥反應(yīng)的控制，抑制直接接觸，并防止細(xì)菌脫位進(jìn)入底層組織[40]。

3.2.2 增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬功能 益生菌有激活巨噬細(xì)胞分泌活性蛋白的能力，增強(qiáng)免疫功能。一些益生菌能夠刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生生理性炎癥反應(yīng)和增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的吞噬能力，易于與癌細(xì)胞結(jié)合，從而提高自身的免疫力。益生菌可激活不同部位巨噬細(xì)胞的吞噬活性，并增強(qiáng)其吞噬活性[56]。一些益生菌菌株也可以通過影響吞噬細(xì)胞對(duì)腸道病原體的吞噬作用來調(diào)節(jié)宿主免疫機(jī)制，益生菌及其抗原代謝物被微金細(xì)胞吞噬，在腸道相關(guān)淋巴組織中形成內(nèi)體，這些抗原被DCs 釋放和吸收，DCs 能攝取、加工及呈遞抗原，可將抗原運(yùn)輸?shù)骄植苛馨徒Y(jié)，從而激活原始T 細(xì)胞和B 細(xì)胞，使其分化為不同的效應(yīng)亞群，進(jìn)而分泌相關(guān)細(xì)胞因子啟動(dòng)免疫應(yīng)答[57]。

3.2.3 強(qiáng)化分泌功能 益生菌提供微生物的作用，恢復(fù)腸上皮細(xì)胞功能，通過多種機(jī)制（如圖1）影響上皮屏障的完整性。包括對(duì)腸上皮細(xì)胞的直接影響，益生菌可增加粘蛋白和糖蛋白的分泌，促使杯狀細(xì)胞聚集形成黏液層；益生菌通過腸上皮細(xì)胞增加防御素等抗菌蛋白的分泌，幫助消除穿透黏液層的共生體或病原體；益生菌可增強(qiáng)細(xì)胞間連接復(fù)合體的穩(wěn)定性從而降低腸上皮對(duì)病原體和其他抗原的細(xì)胞間滲透性。大多數(shù)益生菌可以通過產(chǎn)生細(xì)菌素、有機(jī)酸等抗菌物質(zhì)來抑制腸道病原體；其與共生菌和腸道病原體競(jìng)爭(zhēng)黏液層或腸上皮中的粘附位點(diǎn)，從而防止有害菌的定植，增強(qiáng)屏障功能；改變天然腸道菌群組成或基因表達(dá)，通過共生菌群增強(qiáng)腸道屏障的完整性[58]。

圖1 益生菌的調(diào)節(jié)機(jī)制[58]Fig.1 Regulatory mechanism of probiotics[58]

通過占位效應(yīng)抑制病原體的粘附和生長，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)性拮抗作用，分泌抗菌物質(zhì)，提高消化酶活性，合成有機(jī)酸等[59]。益生菌通過增強(qiáng)上皮細(xì)胞間緊密連接蛋白的合成，增加粘性糖蛋白的表達(dá)和釋放，從而改善上皮完整性和機(jī)械屏障功能，防止腸道微生物和內(nèi)毒素移位。益生菌還通過緊密連接和蛋白激酶C（PKC）的閉塞帶蛋白（ZO-2）的表達(dá)和重新分布，啟動(dòng)緊密連接復(fù)合物重建介導(dǎo)的受損屏障功能的修復(fù)[60]。

益生菌還誘導(dǎo)上皮細(xì)胞釋放防御素，這種小肽具有抗細(xì)菌、抗真菌和抗病毒的活性，而且穩(wěn)定了腸道的屏障功能。益生菌通過腸細(xì)胞病原體受體的空間位阻抑制病原體的結(jié)合。益生菌的特定代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)不同細(xì)胞中的信號(hào)傳導(dǎo)和代謝途徑。益生菌代謝組分過氧化氫、胺、有機(jī)酸和細(xì)菌素等成分與宿主代謝途徑中的多個(gè)靶點(diǎn)相互作用，這些靶點(diǎn)可調(diào)控炎癥以及細(xì)胞增殖、分化和凋亡[61]。

3.2.4 調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào) 一些益生菌能夠通過調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來改變細(xì)胞因子的產(chǎn)生。它們可以通過抑制抑制劑的泛素化、干擾蛋白酶功能或通過受體γ依賴性信號(hào)級(jí)聯(lián)影響定位來阻止抑制劑的降解，而受體γ依賴性信號(hào)級(jí)聯(lián)又通過過氧化物酶增殖激活[62]。鼠李糖乳桿菌中的兩種可溶性蛋白質(zhì)促進(jìn)腸上皮細(xì)胞存活和生長。這些蛋白質(zhì)通過激活抗凋亡因子和蛋白激酶B 抑制腫瘤壞死因子介導(dǎo)的凋亡。此外，它們還使上皮細(xì)胞中促凋亡的絲裂原激活蛋白激酶信號(hào)通路失活。

3.3 益生菌調(diào)節(jié)免疫的途徑

目前，研究最廣泛的益生菌包括乳酸桿菌、雙歧桿菌、腸球菌等，盡管益生菌的作用機(jī)制主要集中在GIT 上，但益生菌的作用并不局限于初始感染部位，益生菌可以通過免疫調(diào)節(jié)作用于全身（如圖2）。

圖2 益生菌的免疫調(diào)節(jié)作用[63]Fig.2 Immunomodulatory effects of probiotics[63]

益生菌的免疫機(jī)制涉及DCs、上皮細(xì)胞、T 調(diào)節(jié)細(xì)胞、效應(yīng)淋巴細(xì)胞、自然殺傷T 細(xì)胞和B 細(xì)胞的改變[63]。腸道病原體存在時(shí)益生菌對(duì)粘膜免疫的調(diào)節(jié)作用。益生菌下調(diào)GIT 中促炎細(xì)胞因子（如IL-8）的分泌，益生菌或其產(chǎn)物可能通過抑制NF-κB 炎癥信號(hào)通路和影響IL-8 的分泌以及炎癥免疫細(xì)胞聚集在腸道損傷部位來抑制先天免疫反應(yīng)（如途徑A）。NF-κB 信號(hào)通路被腸道病原體激活，導(dǎo)致腸道上皮組織嚴(yán)重炎癥（如途徑B）。樹突狀細(xì)胞的益生菌信號(hào)，刺激抗炎細(xì)胞因子如IL-10 的分泌，以應(yīng)對(duì)腸道感染（如途徑C）。益生菌可增加固有層分泌IgA 漿細(xì)胞的水平，促進(jìn)分泌型免疫球蛋白A（sIgA）穿過上皮細(xì)胞層胞飲并分泌到腔黏液層，限制和防止細(xì)菌對(duì)宿主組織的滲透（如途徑D）。

益生菌調(diào)節(jié)先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，促進(jìn)免疫系統(tǒng)的發(fā)育和成熟。益生菌通過啟動(dòng)由Toll 樣受體、NF-κB、MAPK 和應(yīng)激活化蛋白激酶（c-JNK）途徑組成的先天性免疫反應(yīng)來調(diào)節(jié)宿主與病原體的相互作用。乳酸桿菌和雙歧桿菌等益生菌可以通過清除病原體和調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞的免疫反應(yīng)來恢復(fù)宿主健康[64]。益生菌的抗炎作用主要通過Toll 樣受體、輔助性T 細(xì)胞17、調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞或核因子κB 信號(hào)通路，減弱幾種細(xì)胞因子和趨化因子的合成，誘導(dǎo)抗炎分子合成[64]。

4 結(jié)語與展望

盡管益生菌對(duì)胃腸道微生物菌群與人體免疫調(diào)節(jié)的研究越來越多，但鑒于人體的胃腸道生態(tài)系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)的復(fù)雜性，闡明益生菌與胃腸道菌群和免疫系統(tǒng)的作用機(jī)制依舊是一項(xiàng)艱巨任務(wù)。為更好發(fā)揮益生菌在調(diào)理腸道菌群，預(yù)防或治療疾病方面的潛力，需要進(jìn)一步深入研究益生菌-宿主機(jī)體微環(huán)境之間的互作機(jī)制。包括：益生菌-胃腸道微生物相互作用，尤其是益生菌株作用的分子機(jī)制；宿主的飲食和環(huán)境等因素對(duì)益生菌及微生物代謝產(chǎn)物影響；益生菌與菌群微生物代謝產(chǎn)物對(duì)宿主免疫影響的臨床轉(zhuǎn)化。總體來說，益生菌在調(diào)節(jié)腸道菌群，增強(qiáng)腸道屏障功能、緩解腸道炎癥、抑制腫瘤和刺激免疫等方面有重要作用，益生菌提供的臨床效益可能是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，故益生菌應(yīng)用于臨床是大勢(shì)所趨，但目前國內(nèi)對(duì)益生菌分子水平機(jī)理研究較少，探討臨床治療使用的菌株類別、劑量，保留有效成分、控制負(fù)面影響，在分子水平上研究益生菌效應(yīng)機(jī)制是可行的，為人類健康提供新的策略。