益生元提高腸道免疫力的研究

王淼 雷虹

腸道免疫系統(tǒng)是維持宿主健康的主要選擇，受到膳食成分和共生細(xì)菌等眾多因素的影響。這些影響腸道免疫力的飲食成分被認(rèn)為是抗生素的替代品，被稱為免疫糖。低聚果糖（FOS），低聚半乳糖（GOS），菊糖，膳食碳水化合物和木寡糖（XOS）是人類和水產(chǎn)養(yǎng)殖中研究最多的益生元。盡管益生元和益生菌已經(jīng)顯示出治療人類和魚類的眾多疾病的潛力，但全面了解直接和間接影響腸道免疫應(yīng)答背后的分子機(jī)制將有助于更多，也許更有效的治療疾病。益生元通過(guò)增加溶菌酶和吞噬活性，巨噬細(xì)胞活化和刺激單核細(xì)胞來(lái)源的樹突細(xì)胞來(lái)影響腸道免疫系統(tǒng)。此外，這些功能性分子還增強(qiáng)上皮屏障功能，有益的腸道微生物群體和中間代謝產(chǎn)物，例如有助于平衡免疫系統(tǒng)的短鏈脂肪酸（SCFAs）的產(chǎn)生?？傊?，進(jìn)一步的研究對(duì)確認(rèn)益生元對(duì)免疫反應(yīng)的直接影響至關(guān)重要。

益生元是對(duì)宿主有多重有益作用的功能性食品。益生元作為功能性食品的概念及其對(duì)脊椎動(dòng)物腸道微生物群的益處首先被定義為“不易消化的食物成分，其通過(guò)選擇性地刺激宿主中一種或有限數(shù)量的細(xì)菌的生長(zhǎng)或活性而有益地影響宿主結(jié)腸，從而改善宿主的健康”。目前對(duì)益生元的定義概括為，“益生元是經(jīng)過(guò)深思熟慮的非消化選擇性發(fā)酵的食品成分，賦予胃腸道中有益微生物生長(zhǎng)或活性的益處并改善健康主機(jī)”。為了被認(rèn)為是益生元，這些必須是：（i）對(duì)胃酸度，哺乳動(dòng)物酶和胃腸道同化作用具有抗性（ii）能夠通過(guò)有益的腸道微生物發(fā)酵。在這方面，最公認(rèn)的益生元是果糖低聚糖（FOS），半乳糖寡糖（GOS），菊粉，聚葡萄糖，木糖寡糖（XOS），一些膳食纖維和甘露寡糖。作為食品或飼料成分，益生元賦予人體和魚類許多健康益處，包括免疫刺激，腸粘膜形態(tài)，促進(jìn)上皮屏障和吞噬作用。

免疫系統(tǒng)是抵抗感染和毒素的第一種武器，其功能高度依賴于提供足夠的營(yíng)養(yǎng)。有益的微生物能夠產(chǎn)生一些抗微生物劑，例如可促進(jìn)免疫應(yīng)答的細(xì)菌素和短鏈脂肪酸（SCFA）。通過(guò)微生物水解或發(fā)酵益生元會(huì)產(chǎn)生不同的代謝物，為細(xì)胞提供額外的能量。腸道微生物高度依賴于宿主攝取的食物。由于其消化性質(zhì)，食物或飼料在平衡有益和致病微生物方面也扮演著重要角色。微生物受年齡，性別，健康狀況，遺傳因素，環(huán)境條件等因素影響。眾所周知，從早年或第一天開(kāi)始喂養(yǎng)的微生物數(shù)量少于老年人或成年人。這是因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，飲食，體型，環(huán)境暴露和疾病的發(fā)生都會(huì)改變。關(guān)于腸道微生物的高級(jí)研究及其廣泛的多樣性幫助我們學(xué)習(xí)了這種機(jī)制；微生物如何消化食物及其代謝物影響宿主的免疫機(jī)制。

益生元對(duì)免疫反應(yīng)有不同的作用機(jī)制。益生元對(duì)免疫系統(tǒng)的間接影響是通過(guò)影響免疫系統(tǒng)免疫調(diào)節(jié)活動(dòng)中涉及的細(xì)菌，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生與免疫調(diào)節(jié)有關(guān)的不同代謝產(chǎn)物如SCFAs。益生菌細(xì)菌的升級(jí)是由于益生元的發(fā)酵產(chǎn)生，它調(diào)節(jié)人類和水產(chǎn)養(yǎng)殖的免疫反應(yīng)，是益生元對(duì)免疫反應(yīng)的間接影響。這些益生菌發(fā)揮重要作用，如營(yíng)養(yǎng)利用，預(yù)防感染和免疫系統(tǒng)的發(fā)育。通過(guò)消化細(xì)菌產(chǎn)生的化合物被認(rèn)為通過(guò)與腸道連接的淋巴組織內(nèi)的免疫細(xì)胞的G蛋白偶聯(lián)受體連接而影響免疫系統(tǒng)。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長(zhǎng)，益生元可有效的調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，尤其是GOS和FOS有益于免疫平衡，消化酶活性，有益腸道微生物群，并降低早期年齡組傳染病的風(fēng)險(xiǎn)。益生元對(duì)免疫系統(tǒng)的總體影響已有詳細(xì)記錄。盡管文獻(xiàn)存在支持免疫組分如粘膜免疫，細(xì)胞因子表達(dá)，上皮屏障，增加的有益微生物群和對(duì)先天免疫的作用，但是需要研究益生元對(duì)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)尤其是直接影響免疫系統(tǒng)。研究表明，共生細(xì)菌由益生元產(chǎn)生的SCFAs對(duì)抗炎特性和細(xì)胞因子表達(dá)產(chǎn)生影響。通過(guò)使用益生元作為底物，益生菌細(xì)菌的升級(jí)證實(shí)了益生元在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中的重要性。許多碳水化合物被歸類為益生元，但研究最多的分類為免疫調(diào)節(jié)劑的分子是菊粉，F(xiàn)OS，GOS及其組合。

益生元通過(guò)促進(jìn)上皮細(xì)胞直接影響上皮屏障，防止病原體粘附在粘液上，并通過(guò)阻斷病原體的活性位點(diǎn)直接結(jié)合病原體。在出生后的早期階段，益生元有助于增加腸道中有益的微生物群。然而，腸道生態(tài)系統(tǒng)的變化可以在整個(gè)生命周期中觀察到，這是促進(jìn)宿主免疫應(yīng)答機(jī)制的關(guān)鍵策略。類似地，益生菌受益于益生元以通過(guò)產(chǎn)生抗微生物代謝物來(lái)增強(qiáng)免疫系統(tǒng)活性。此外，益生元只能增加腸道中的益生菌，因?yàn)樗鼈兡軌蛳鼈?，而不是缺乏某些酶的病原體。在腸道免疫障礙可以通過(guò)特征明確的益生菌菌株，特定寡糖益生元或這些的組合得到預(yù)防或治療之前，仍有許多尚待解決。體內(nèi)研究益生元以證明其對(duì)免疫系統(tǒng)的影響將有助于將來(lái)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)新的有效治療方法。