益生菌治療腸易激綜合征相關機制的研究進展

肖琦凡(綜述)，姚樹坤(審校)

(中日友好醫院消化內科，北京 100029)

益生菌作為一種非致病性、可抵抗胃酸、腸道酶消化的微生物，能附著于小腸黏膜上皮細胞層并發揮作用。目前常用的益生菌包括雙歧桿菌、乳桿菌、枯草桿菌、地衣芽孢桿菌和酵母菌等。大量隨機、雙盲的臨床試驗表明,益生菌具有緩解腸易激綜合征(irritable bowel disease，IBS)癥狀的作用，其具有不良反應小、療效確切、可長期用藥等優點[1]。益生菌治療IBS的可能機制包括調節腸道菌群、增強腸黏膜屏障功能，改善腸道免疫功能及降低內臟高敏感性。

1 IBS發病機制概述

IBS是一種常見的功能性腸病，主要表現為反復發作的腹痛、腹脹、腹部不適、排便習慣及大便性狀的改變，并且排除可引起上述癥狀的器質性疾病，其不僅可造成患者生活質量的下降，也耗費較多的醫療資源。IBS的發病機制包括腸道菌群失調、腸道免疫功能紊亂、腸道動力異常、腸黏膜通透性異常、遺傳及心理-社會因素等。腸道菌群、腸上皮屏障及腸道免疫系統之間存在相互作用。腸上皮緊密連接蛋白表達下降可導致腸黏膜通透性增加，而腸黏膜通透性增加可使腸道內的病原體及其代謝產物通過腸上皮進入腸黏膜中，進而激活腸道免疫系統，被激活的肥大細胞及T淋巴細胞產生細胞因子，從而加重腸黏膜通透性，使腹部不適癥狀加重[2]。

2 IBS患者腸道菌群的改變

正常人體的胃腸道內有30多屬500多種細菌，數量級為1014，主要分布于回腸末端及結腸。腸道細菌主要由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌構成，包括雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、類桿菌屬及真桿菌屬等，其中雙歧桿菌、乳酸桿菌在正常情況下占絕對優勢[3]。腸道微生物參與構成腸道的生物屏障、免疫屏障，防止病原體通過腸黏膜進入人體，并協助降解吸收食物中的營養成分。腸道微生物之間共生關系的瓦解、腸道菌群的紊亂將導致腸黏膜屏障功能、腸道免疫功能的紊亂。

IBS患者腸道菌群的改變主要體現在菌群種類、數量及分布異常等方面。Kassinen等[4]發現與正常人群相比，IBS患者存在乳酸桿菌及雙歧桿菌數量減少。Lin等[5]的研究表明，部分IBS患者存在小腸細菌過度生長，即小腸內菌群數量超過正常范圍或寄居在大腸的細菌出現在小腸中，小腸細菌過度生長被糾正后，約有75%的IBS患者癥狀較前緩解。目前臨床研究中常用的檢測小腸細菌過度生長的方法為氫呼氣試驗。Peralta等[6]對氫呼氣試驗陽性的IBS患者給予低吸收性抗生素利福昔明，治療后復查氫呼氣試驗，轉陰率達50%，且治療后氫呼氣轉陰者癥狀較治療前顯著地改善，提示小腸細菌過度生長在IBS的發病及癥狀加重中具有重要作用。

此外，流行病學研究顯示，部分急性腸炎的患者在腸道病原體清除后仍出現IBS癥狀，被稱為感染后IBS[7]。感染后遺留的腸道低度炎癥(腸黏膜內增多的免疫細胞浸潤)及抗生素造成的腸道菌群失調均被認為是感染后IBS形成的原因。

3 益生菌治療IBS的機制

3.1調節腸道菌群 益生菌對于腸道菌群的調節作用包括直接補充腸道益生菌、抑制或殺傷有害細菌，創造不利于有害菌生長的環境等。益生菌可競爭性生長，從而抑制有害細菌的生長；可定植于腸黏膜上皮層，調節緊密連接蛋白，增強腸黏膜屏障，減少有害菌的定植、黏附；益生菌的部分代謝產物，如抗菌肽、蛋白酶等可起到直接或間接的抑菌、殺菌作用；益生菌可調節腸道免疫功能，加強防御機制，有利于清除有害菌。

潘國宗等[8]使用復合益生菌制劑(包括雙歧桿菌、乳酸桿菌及腸球菌)治療IBS，治療后IBS患者癥狀評分顯著地改善，特別是腹痛癥狀減輕及大便性狀改善；治療前后分別行便培養，發現經益生菌治療后IBS患者糞便中乳酸桿菌、雙歧桿菌數量顯著地增加，提示益生菌可調節腸道各菌群比例并改善癥狀。Barrett等[9]對14例氫呼氣試驗陽性的IBS患者予乳酸桿菌治療，療程6周，治療后再次復查氫呼氣試驗，其中有9例氫呼氣結果轉陰，轉為陰性者中有5例IBS癥狀評分較治療前下降，而氫呼氣試驗結果仍為陽性者癥狀評分則較治療前無顯著差異，提示益生菌可能通過糾正小腸細菌過度生長而改善IBS癥狀。

3.2改善腸黏膜通透性 腸黏膜屏障是人體重要的屏障之一，它使腸腔內容物選擇性的通過，同時避免病原體及其毒素進入體內。完整的腸黏膜屏障包括定植于腸上皮的微生物群落、黏液層、上皮細胞層及細胞間的緊密連接。腸黏膜屏障完整性的評估方法分為侵入性和非侵入性。侵入性檢測腸黏膜通透性的方法即取腸黏膜活檢。非侵入性檢測方法主要分為兩類：一類為直接檢測腸黏膜上皮細胞的受損或緊密連接蛋白的丟失；另一類是通過檢測腸黏膜屏障功能來間接評價腸黏膜完整性，如小腸通透性可通過乳果糖/甘露醇的分級排泄率檢測。

Madsen等[10]評價短路電流、經上皮電位差和離體組織的D-甘露醇流量顯示，益生菌能使結腸生理功能和屏障完整性正常化。Johnson-Henry等[11]的研究表明，用鼠李糖乳桿菌預處理的上皮細胞，其屏障功能可以免受腸道病原菌血清型O157:H7的腸道出血性大腸埃希菌的侵害，且鼠李糖乳桿菌可部分阻止由E.coli O157:H7介導的人腸道上皮細胞屏障功能的喪失。

Zeng等[12]發現，腹瀉型IBS患者的腸黏膜緊密連接中連蛋白1表達較正常對照組減少，且腸黏膜通透性增加，予多種復合益生菌(包括乳酸桿菌、雙歧桿菌及鏈球菌)治療后，腹瀉型IBS患者腸黏膜通透性較治療前改善，提示益生菌具有增強腸黏膜屏障功能的作用。益生菌可定植于腸黏膜上皮層表面，形成腸黏膜的微生物屏障；增加上皮細胞間的緊密連接，加固腸黏膜的機械屏障；通過代謝產物抑菌，起到化學屏障的作用；促進腸黏膜上皮分泌免疫球蛋白IgA，增強腸黏膜的免疫屏障。Ewaschuk等[13]也發現,嬰兒雙歧桿菌可以通過釋放生物活性肽來調節腸道通透性，增強腸黏膜屏障功能。通過上述作用機制，益生菌可加強腸黏膜屏障，防止致病菌及其代謝產物入侵。

3.3調節腸道免疫功能 腸道免疫屏障包括分泌型免疫球蛋白IgA及腸黏膜內的淋巴細胞、腸系膜淋巴結。腸道免疫屏障阻止致病菌及其代謝產物進入機體。

大量研究表明，IBS患者與健康對照組相比，回腸及結腸黏膜均存在免疫細胞，如腸嗜鉻細胞、巨噬細胞、淋巴細胞及肥大細胞等明顯增多[14]。這些增多的免疫細胞分泌炎性細胞因子和神經介質，如白細胞介素(interleukin,IL)1β、IL-6、IL-10、IL-12、腫瘤壞死因子α、5-羥色胺及組胺等作用于其鄰近的腸神經叢、平滑肌細胞等，從而可引起腸道感覺及運動功能的異常[15]。

Kasakura等[16]發現，益生菌可以與肥大細胞表面Toll樣受體結合，防止致病菌及其代謝產物激活Toll樣受體，阻斷Toll樣受體介導的胞內信號通路，抑制肥大細胞活化脫顆粒，減少促炎細胞因子生成，從而降低腸黏膜免疫活化。益生菌還可誘導腸上皮細胞表達并分泌IgA，抑制致病菌向腸上皮黏附及向腸黏膜內移位，減少腸道免疫細胞激活及炎性細胞因子分泌。O′Mahony等[17]使用嬰兒雙歧桿菌治療IBS，并檢測外周血中單個核細胞產生的細胞因子IL-10與IL-12，發現治療前IBS患者存在IL-10水平下降，IL-12水平增高，IL-10/IL-12比值異常，經益生菌治療后IL-10/IL-12比值恢復正常，提示益生菌具有調節細胞因子的作用。

3.4降低內臟高敏感性 內臟高敏感性是IBS發病的重要病生理機制之一。Zhou等[18-19]采用直腸球囊擴張的方法對IBS患者的腸道進行機械刺激及冷、熱溫度刺激，發現IBS患者存在腸道敏感性增高，并伴有軀體敏感性及腸道通透性增高。Wang等[20]采用動物模型發現，乳酸桿菌有抑制鈣離子依賴鉀離子通道的作用，可降低脊髓背根神經元的興奮性，從而在結直腸受到刺激時減少脊髓背根神經元的放電，降低內臟高敏感性。另有研究表明，對大鼠使用乳酸桿菌治療可顯著減少其脊髓、孤柬核、室旁核等部位Fos蛋白的表達，降低內臟高敏感性[21]。上述動物研究表明，益生菌具有在中樞神經系統水平降低內臟敏感性的作用。此外，當腸黏膜屏障功能受損、腸道免疫活化時，腸黏膜內增多的腸嗜鉻細胞、巨噬細胞、淋巴細胞及肥大細胞等分泌炎性介質，包括IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子α、5-羥色胺及組胺等，作用于其鄰近的腸神經叢，加重腸道感覺功能異常及內臟高敏感性。益生菌通過加固腸黏膜屏障及調節腸道免疫功能可降低內臟高敏感性[22]。

4 益生菌治療IBS的療效及安全性

4.1益生菌的療效 Niedzielin等[23]研究發現，使用植物乳酸桿菌(LP299V)制劑治療可緩解IBS患者的腹痛癥狀。Nobaek等[24]采用隨機、雙盲、安慰劑對照的方法研究益生菌(乳酸桿菌)對IBS患者的治療效果，結果表明，經過益生菌8周治療后，益生菌治療組的癥狀緩解率遠大于安慰劑對照組，特別是腹脹癥狀明顯緩解。

但也有研究發現，植物乳酸桿菌(LP299V)和羅伊乳酸桿菌等在緩解IBS患者的癥狀方面與安慰劑對照組的結果并無顯著差異[25]。不同的結果可能與所選菌株的種類、劑量、給藥方法不同等有關。有研究比較了同一種益生菌不同劑量對IBS的治療效果，其方法是將三種不同劑型的嬰兒雙歧桿菌35624膠囊制劑(1×106，1×108和1×1010CFU/mL)分別給予三組IBS患者，結果表明1×108CFU/mL劑型療效最為顯著，而另兩種劑型的療效和安慰劑比較無顯著差異，研究表明益生菌的療效與劑型相關[26]。

4.2益生菌作用方式對療效的影響 雙歧桿菌臨床研究協作組[27]采用多中心隨機雙盲對照研究的方法，對60例IBS患者給予雙歧桿菌口服治療4周，發現其總體癥狀和腹瀉癥狀評分均較治療前顯著地降低，且與安慰劑組相比差異有統計學意義，提示口服益生菌具有緩解IBS癥狀的作用。Rachmilewitz等[28]提出益生菌的有益作用是由DNA介導的，因此活菌并非必需。Sheil等[29]給予IL-10剔除小鼠皮下注射乳酸桿菌，證實經胃腸道外途徑攝入益生菌也能減輕結腸炎。

4.3益生菌治療IBS的安全性 關于益生菌治療IBS的不良反應主要表現為耐藥性、服藥產生的變態反應以及由益生菌引起的菌血癥等。目前的益生菌臨床研究中少見不良反應，多數研究者認為益生菌的安全性較好。朱麗明等[30]采用多中心、隨機、對照研究觀察了枯草桿菌二聯活菌(商品名：美常安)及雙歧桿菌三聯活菌(商品名：培菲康)對IBS的治療作用及不良反應，發現158例IBS患者中(培菲康、美常安組各79例)，培菲康組有4例(5.06%)出現頭痛、惡心及腹瀉，美常安組有3例(3.80%)出現頭痛、腰背痛，上述不良反應均于停藥后緩解。Moayyedi等[31]回顧性分析了19篇采用益生菌治療IBS的隨機對照試驗研究(n=1650)，其中僅3篇(n=407)出現益生菌的不良反應，且所記錄的不良反應在益生菌組及安慰劑組之間并無顯著差異。目前尚無關于益生菌治療IBS遠期不良反應的報道。但也有學者認為，這是因為目前的研究設計尚不夠完善，仍需更加嚴格的臨床研究以提供更為完善的益生菌不良反應的記錄。

5 小結與展望

腸道菌群失調在IBS發病中的作用日益受到關注，益生菌以其對腸道菌群的調節作用及安全性等特點而越來越多地用于IBS的治療。關于益生菌的臨床研究逐漸增多，但目前關于益生菌的研究仍存在一些不足。例如，益生菌的療程及劑量仍需進一步確定，部分研究觀察時間較短、納入患者例數少，且所使用益生菌的菌株不同。多中心、大樣本、隨機雙盲安慰劑對照的臨床研究亟待進行，研究不同菌株對IBS患者及其不同亞型的治療效果，為臨床使用益生菌治療IBS提供更多循證醫學證據。

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