益生菌與免疫調節及過敏性疾病的相關性研究進展

楊燁 滕堯樹 尚海瓊 馬志祺 林小燕 李勇

研究表明，因機體所處環境及其自身營養變化發生定性和定量的改變，會導致過敏性疾病的發生，而益生菌通過參與調節機體免疫應答機制，在一定程度上起到防治過敏性疾病（例如過敏性皮炎、腸道過敏、哮喘、過敏性鼻炎等）的作用[1]。隨著過敏性疾病發病率的逐漸增加，益生菌的使用及其對機體免疫系統的調節能力成為近幾年的研究熱點。但同時，益生菌的臨床療效性仍未完全明確，需進一步研究探討。本文將總結近年來益生菌在免疫調節作用的進展，討論不同種類益生菌防治腸道過敏、過敏性皮炎、過敏性鼻炎及哮喘的作用，以及益生菌聯合特異性免疫治療與單純免疫治療的療效進行對比，綜合探討益生菌臨床應用的優勢和發展方向。

1 益生菌概況

遠古時代，人類飲食中開始出現乳酸發酵類食品。自20世紀初俄國科學家諾貝爾獎獲得者Elie Metchnikoff提出“酸奶長壽”理論至今，人們對益生菌的應用歷經了100余年，其全球化發展達10余年[2]。從法國微生物學家Louis Pasteur在顯微鏡下觀察牛奶與酸奶的區別，到第一批食品制造商利用細菌和酵母菌將牛奶制成發酵乳制品，人們逐漸認識到益生菌對人類健康的益處。從巴斯德研究所兒科醫生Henry Tissier發現雙歧桿菌（BB）并將其視為母乳喂養嬰兒腸道菌群中的優勢微生物，到德國教授Alfred Nissle利用士兵排泄物中的大腸桿菌治療腸道感染疾病[3-4]，人們開始不斷探索益生菌的價值。

益生菌是一種具有免疫調節、抗氧化活性和抗菌作用等維持宿主健康基本特性的“功能性食品”[5]。2001年聯合國糧食及農業組織將益生菌定義為“當攝入足夠量時，可有利于宿主健康的一種活的微生物”，并得到WHO的支持[6]。

2 常見的益生菌種類

益生菌作為一種主要經腸道使用的微生態制劑，由對機體具有有益作用的活菌和（或）死菌組成，尤其以活菌為主[7]。目前，用于臨床及基礎研究的益生菌種類繁多，包括約氏乳酸桿菌 、干酪乳酸桿菌、鼠李糖乳酸桿菌、嗜酸性乳酸桿菌、副干酪乳酸桿菌、保加利亞乳酸桿菌、長雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、糞腸球菌等菌株[8]。現有的微生態制劑大多為益生菌混合制劑，如雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、地衣芽孢桿菌、腸球菌三聯等，除乳酸菌素片和嗜酸乳桿菌散是滅活制劑外，大部分是不同益生菌的活菌制劑[9]。

益生菌的生物作用來源于其細胞成分和DNA物質。有研究發現，乳酸桿菌的細胞成分脂磷壁酸、肽聚糖和脂蛋白均有免疫刺激性，鼠李糖乳酸桿菌DNA物質中的寡脫氧核苷酸序列在體外實驗中可產生強烈的抗炎活性和免疫調節活性[10]。同時，不同濃度的益生菌可優先作用于大腸細菌的選擇性生長[11]。但不同益生菌對腸道菌群增殖的影響是復雜的，與腸道微生物群的相互作用不能由單種益生菌進行解釋。

3 益生菌與機體免疫調節

腸道細菌在微生物刺激及黏膜免疫中起關鍵作用，它為機體產生足夠的免疫刺激以及免疫細胞的發育提供了特定信號[12]。Shi等[13]研究發現，無菌小鼠體內的上皮內淋巴細胞、血清免疫球蛋白（Ig）A、T調節細胞均較無特定病原菌小鼠少，從而影響黏膜抗原耐受性誘導形成。Pascal等[14]研究發現，在胃腸道，微生物群能通過平衡輔助性T細胞（Th）1和Th2細胞的活動來調節對不同抗原的效應或耐受反應；在肺部，微生物群通過調整Th2和Th17之間的平衡，從而在促進內因型哮喘極化中發揮作用。

Yang等[15]用口服嬰兒BB治療卵清蛋白（OVA）過敏小鼠2周，發生小鼠血清中OVA特異性IgE和IgG水平明顯下降，且其脾細胞內IL-4、IL-5、IL-13的釋放顯著減少，從而降低了小鼠體溫下降與腹瀉的發生率。此外，研究發現BB對過敏性小鼠的保護作用還與抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）有關，即BB可通過環磷酸腺苷/蛋白激酶A（cAMP/PKA）信號介導，對樹突狀細胞產生抗氧化作用，從而減輕氧化應激反應，同時可抑制信號傳導及轉錄激活蛋白（STAT）6，進一步降低黏蛋白（TIM）4表達。特定的乳酸桿菌菌株可通過產生半成熟DC上調的共刺激分子，引起T調節細胞的產生和免疫耐受形成，減少前細胞炎癥因子的生成。亦有研究發現，益生菌及益生元對機體效應淋巴細胞、NK細胞-T和B細胞等形成也有一定作用[16]。但需要注意的是，其中許多機制是某些益生菌菌株或其代謝物所特有的，在描述其作用時不應擴大到其他益生菌或益生元。

以上研究說明，益生菌與機體免疫預防之間具有不可忽視的相關性。但由于研究設計不同、實驗樣本量大小、實驗對象的個體差異以及腸道微生物的分類收集等，使得益生菌與機體免疫系統相關性的研究相對復雜[8]。

4 免疫系統與過敏性疾病

過敏性疾病是指機體接觸某種或多種致敏物質（過敏原）后產生大量IgE，從而引起組織或器官功能障礙或損傷的一類疾病，其主要包括過敏性鼻炎、哮喘、特應性皮炎、過敏性胃腸道疾病和食物過敏，是全球最常見的疾病之一[17]。

過敏性疾病的發生、發展與機體免疫系統有關，其中2型免疫應答機制在變態反應性疾病中起著重要作用，能針對過敏原產生特異性IgE抗體。2型免疫應答包括Th2細胞、第二組固有淋巴樣細胞（ILC）2、B細胞、一小部分分泌IL-4的NK細胞、分泌IL-4的NK-T細胞、嗜堿性粒細胞、嗜酸性粒細胞、肥大細胞及其主要細胞因子[18]。在體內，各類2型免疫應答組成免疫復合體，并可能存在多種亞內源性，如高IL-5、高IL-3或高IgE，這些類型在過敏性疾病中的優勢各不相同。大量研究表明，輔助性T淋巴細胞（CD4+）的兩個亞群——Th1/Th2細胞失衡機制對過敏性炎癥的發生起著關鍵性作用[19]。當體內Th1/Th2細胞失衡時，Th0細胞向Th2細胞優勢分化，表現為Th2＞Th1免疫反應，從而引起過敏性炎癥反應[14]。此外，小腸固有層中的Th17細胞、IL-17A、維生素A、維生素D、DC、分泌性IgA等均與過敏性疾病的發生、發展也有一定的相關性[20-22]。

5 益生菌對過敏性疾病的作用

5.1 益生菌對腸道過敏的作用 Bunyavanich等[23]研究了在嬰兒期被納入食品過敏觀察研究聯盟的226例牛奶過敏兒童，收集其3～16個月時的糞便樣本，分別在入組時、6個月、12個月、之后每年直到8歲對其進行1次血清牛奶特異性IgE水平檢測。結果發現在3～6個月被列入觀察樣本并隨后產生對牛奶耐受性的患兒中，其嬰兒期腸道菌群內存在豐富的厚壁菌門和梭菌類微生物。這說明嬰兒早期腸道微生物群可能影響兒童食物過敏的發生。梭狀芽胞桿菌和厚壁菌類菌群作為治療食物過敏的候選益生菌，其成效有待研究。

Kim等[24]對長雙歧桿菌KACC 91563和糞腸球菌KACC 91532是否能夠減少食物過敏進行實驗研究。該研究團隊用OVA和明礬誘導6～8周齡白蛋白/c野生型小鼠，將其變成OVA致敏小鼠，之后給予長雙歧桿菌KACC 91563和糞腸球菌KACC 91532。結果發現長雙歧桿菌KACC 91563的細胞外小泡可與肥大細胞特異性結合，誘導細胞凋亡，但不影響T細胞免疫反應。Zhang等[17]在一篇涉及2 947例嬰兒的試驗及Meta分析中指出，無論在產前或產后，對母親補充益生菌均能降低嬰兒患過敏性疾病的風險（RR=0.78，95%CI：0.66～0.92），尤其是在孕婦和嬰兒期補充益生菌，能更多地降低嬰兒患食物過敏的風險（RR=0.77，95%CI：0.61～0.98）。但在產前或產后僅予益生菌，并不會影響嬰兒患特應性過敏疾病的風險。因此，對益生菌防治食物過敏的作用及其機制仍需客觀的評估。

5.2 益生菌對過敏性皮炎的作用 過敏性皮炎是常見的皮膚病之一，約20%的兒童和1%～3%的成年人受該病影響[25-26]。Reddel等[27]研究發現，腸道微生物多樣性喪失可導致過敏性皮炎的形成，皮膚微生物群的紊亂與腸道微生物群的組成關系密切。此外，腸道菌群失調主要發生于中重度過敏性皮炎患者，且過敏性皮炎的嚴重程度與腸道BB及乳酸桿菌的數量呈負相關[28]。由此可見，分析腸道微生物對過敏性皮炎的潛在致病機制，為因腸道菌群紊亂引起的過敏性皮炎制定更好的預防及治療方案是當前研究方向。

Wollina等[29]研究發現，補充益生菌能夠改善腸道功能，預防因牛奶過敏引起的過敏性皮炎。補充某些特定益生菌例如鼠李糖乳桿菌（LGG）是減輕過敏性皮炎嚴重程度的有效途徑。Huang等[30]綜合分析13項發表在 PubMed、Medline、Cochrane Library Scopus 和 OVID數據庫內的研究，發現LGG和植物乳桿菌對過敏性皮炎患兒特異性皮炎積分指數評分數值無顯著影響；而發酵乳桿菌、唾液乳桿菌（PMA006）和混合不同菌株對其具有顯著影響。Gulliver等[31]就益生菌對成人慢性手部濕疹治療情況進行研究。在給予患者口服12周含有300億個集落單位的益生菌腸包膜膠囊（包括嗜酸桿菌、干酪乳桿菌和鼠李糖菌屬）后，記錄成人慢性手部濕疹的臨床評分與報告結果，發現大多數受試者手部皮炎得到明顯改善，尤其是瘙癢癥狀迅速緩解。上述研究提示，某些特定益生菌菌種可在一定程度上治療過敏性皮炎。

5.3 益生菌對過敏性鼻炎與哮喘的作用 1997年有學者首次提出了鼻炎和哮喘為“同一呼吸道，同一疾病”的概念[32]。流行病學研究表明，過敏性鼻炎（AR）與支氣管哮喘（BA）的發病率有很強的相關性，約40%的AR患者可合并哮喘[33]。AR的存在是哮喘發病的危險因素之一。AR的4個主要癥狀為鼻塞、鼻癢、打噴嚏和流清涕。一項對美國、拉丁美洲和亞太地區過敏性鼻炎患者的臨床調查報告顯示，患有AR的成年人中，35%～50%認為鼻過敏癥狀對日常生活有一定影響[34]，包括生理及社會功能受損、睡眠紊亂、白天嗜睡、疲勞、易怒、抑郁以及注意力、學習能力和記憶力缺陷等。

Ren等[35]用雙歧桿菌口服治療OVA致敏的AR小鼠，結果發現能明顯改善AR癥狀并降低小鼠血清OVA特異性IgE、IL-4和IL-10濃度，增加脾臟內CD4+、CD25+和T調節細胞數量。另有研究發現，口服乳酸桿菌CJLP133和CJLP243能促進小鼠體內Th1型細胞因子（IFN-γ）分泌，減少 Th2型因子（IL-4、IL-5和 IL-13）產生，從而調節Th1/Th2細胞平衡[36]。Miraglia等[37]對40例花粉誘導和并發間歇性哮喘的AR患兒進行隨機雙盲研究，發現實驗組和對照組分別予BB混合物（長雙歧桿菌 BB536，B infantis M-63，B breve M-16V）和同等劑量安慰劑，4周后實驗組AR癥狀及生活質量較對照組明顯改善。Wei等[38]對19項隨機試驗（5 157例兒童）進行Meta分析，發現益生菌能明顯降低有過敏癥狀嬰兒的喘息發生率。以上研究說明，益生菌在治療AR和BA方面存在一定效果。

值得關注的是，益生菌作為過敏性疾病防治的一種新策略，在體外實驗中能夠明顯改善免疫性指標，但其臨床有效性仍不明確[8]。Kallio等[39]一項雙盲實驗，讓有過敏性疾病高風險（父母至少一方為過敏性疾病）的孕婦從妊娠期第36周開始和其嬰兒在出生后6個月內分別補充同等劑量益生菌混合物（包括LGG和LC705、短BB99和氟化物丙酸桿菌）和安慰劑作為實驗組和對照組，結果發現對預防小兒13歲時過敏性疾病（濕疹、食物過敏、過敏性鼻炎等）發病均無明顯效果。但對于剖宮產兒童，因其在出生時被剝奪了由母親陰道產生的大量微生物，較經陰道分娩的兒童更加受益于益生菌的補充。在其出生后6個月內補充益生菌，可降低IgE相關過敏性疾病的患病率。挪威一項40 614例樣本的大規模隊列研究結果表明，在母親妊娠期和嬰兒期食用益生菌乳制品，當兒童3歲時過敏性濕疹和鼻結膜炎的發病率較對照組低，但哮喘的發病率比較差異無統計學意義[40]。

5.4 益生菌和特異性免疫治療的聯合應用 目前，特異性免疫治療（SIT）被認為是唯一針對病因治療過敏性疾病的方法，但其治療有效率有待提高[8]。Xu等[41]用酪酸菌制劑聯合SIT治療過敏性鼻炎患者。6個月后，聯合治療組患者血清特異性IgE、Th2型細胞因子及變應原皮膚點刺試驗陽性率均較對照組明顯下降，AR患者鼻部癥狀明顯緩解。同時，聯合治療組在7～12個月停藥期間能夠維持其治療效果，而單純SIT治療組在停藥1個月內出現治療前的癥狀。另有研究發現，益生菌聯合過敏原特異性免疫治療（AIT）能夠降低單純AIT治療哮喘的免疫指標[42]。以上研究說明，益生菌能夠提高并維持SIT對AR和BA的治療效果。但在其他過敏性疾病中，益生菌聯合特異性免疫治療的臨床療效有待進一步研究。

6 小結

綜上所述，益生菌作為一種環境影響因素，可對人體免疫系統產生一定作用，其與過敏性疾病的發生、發展密切相關。目前研究大多選取某些特定益生菌進行實驗，如雙歧桿菌、糞腸球菌等，因此，益生菌對各類過敏性疾病的作用除考慮實驗方法、觀察時間、研究對象的差異外，還應根據不同菌種對實驗結果進行客觀分析。此外，益生菌對機體免疫系統的作用以及對過敏性疾病防治的應用機制在目前已有研究中并未全面闡述，仍需更深入的探討和研究。