益生菌緩解或治療炎癥性腸病的作用及機制研究進展

徐 康，王 哲，薛志朋，王家朋，徐振上，王 婷

（齊魯工業大學（山東省科學院）生物工程學院，山東濟南 250353）

炎癥性腸病（IBD）是包括克羅恩病（Crohn’s disease，CD）、潰瘍性結腸炎（Ulcerative colitis，UC）和一些不同于以上兩種類型的未定型結腸炎。CD會引起透壁炎癥并伴有膿腫、瘺管等并發癥，可以影響胃腸道的任何部分（最常見的是回腸末端或肛周區域）。相比之下，UC 則以粘膜炎癥為代表，局限于結腸內部。IBD 最早發現于西方國家，然而，近幾十年來隨著工業化、城市化進程加快以及生活方式和飲食習慣的改變，IBD 也逐漸在發展中國家出現，并成為全球性疾病。

目前人們在治療IBD 方面取得了一定的成就，但是常規的藥物治療不會縮短IBD 的總體病程，而且有些藥物具有與感染和惡性腫瘤有關的副作用。所以人們一直在尋求治療IBD 的更佳選擇，包括飲食調整、食物補充劑以及益生菌治療等。根據聯合國糧農組織及世界衛生組織的定義，益生菌是指活的微生物，足量使用時，可以給宿主帶來益處。益生菌可通過對構成炎癥基礎的上皮細胞和粘膜免疫系統的功能障礙產生積極作用來改善炎癥。應用益生菌緩解或治療IBD 已成為一個新的研究熱點。研究表明，益生菌在緩解或治療IBD 過程中包含多重機制，例如：刺激抗炎細胞因子產生、抑制炎癥細胞因子分泌、加強腸道屏障和對病原體的拮抗作用等，這些機制在體外和體內動物模型中得到了廣泛的研究。本文主要從緩解或治療IBD 的益生菌分類、作用機制及臨床研究等方面進行綜述，以期為IBD的緩解和治療理論依據。

1 對IBD 有緩解或治療作用的益生菌及作用機制

1.1 乳桿菌屬（Lactobacillus）

乳桿菌屬中緩解或治療IBD 的研究主要集中在小鼠模型中，例如：口服植物乳桿菌（）K68 可通過抗炎和免疫調節活性來改善小鼠的實驗性結腸炎。-12 可通過增加有益細菌（如乳桿菌）和減少致病菌（如變形桿菌）來恢復腸道菌群平衡，并通過激活Janus 激酶信號轉導子和轉錄激活子（JAK-STAT）提高免疫力，增強腸道屏障功能，從而減輕結腸炎小鼠的發病癥狀。干酪乳桿菌（）DN-114 001 在結腸炎小鼠中，能在不完整的Toll 樣受體（Toll-like receptors,TLR）-4 復合物信號傳導的情況下，調節炎性細胞因子的表達并下調嗜中性粒細胞的浸潤，從而預防小鼠結腸炎的發展。也可使由2,4,6-三硝基苯磺酸（2,4,6-Trinitrobenzenesulfonic acid solution,TNBS）/無水乙醇的混合物誘發結腸炎的小鼠結腸組織病理學評分、腫瘤壞死因子（Tumor necrosis factor,TNF）-、髓過氧化物酶（Myeloperoxidase,MPO）和脂質過氧化（Lipid peroxidation,LPO）明顯改善，從而進一步緩解結腸炎的發作。

目前已經發現副干酪乳桿菌（）具有抗炎特性，可對某些腸道細菌發揮調節作用，使用NTU101 粉末喂養結腸炎小鼠，可改變小鼠的抗氧化能力并調節抗炎和促炎細胞因子的表達。羅伊氏乳桿菌（）R2LC 可通過減少P-選擇蛋白表達以及白細胞和血小板-內皮細胞相互作用來預防大鼠結腸炎。鼠李糖乳桿菌（）OLL2838 能夠抑制結腸炎小鼠體重減輕并恢復結腸長度，通過增加體內閉鎖小帶蛋白-1（Zonula occludens-1,ZO-1）和肌球蛋白輕鏈激酶表達來部分緩解腸道屏障功能障礙。彎曲乳桿菌（）WiKim38在結腸炎小鼠中可誘導樹突狀細胞產生白介素（Interleukin,IL）-10，并使小鼠的存活率提高了60%，同時改善了結腸組織的臨床體征和組織病理學嚴重程度。發酵乳桿菌（）Lf1在結腸炎小鼠模型中可降低小鼠的疾病活動指數（Disease activity index,DAI）和組織學評分，并且Lf1 誘導的抗氧化酶系統可改善小鼠結腸炎。

綜上，乳桿菌屬中的植物乳桿菌、干酪乳桿菌、羅伊氏乳桿菌等已成為益生菌單菌緩解或治療IBD的研究熱點，且緩解效果較為明顯，但是研究主要集中在小鼠模型上，在臨床應用上研究較少。乳桿菌屬作為益生菌的重要組成部分，進一步研究和開發能在IBD 上應用的新的菌株將變得越來越重要。

1.2 雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）

雙歧桿菌是人體腸道中具有代表性的一大類益生菌，具有營養、抗菌、免疫調節等多種生理功能。研究人員在利用雙歧桿菌治療IBD 的過程中，發現雙歧桿菌不僅能夠改變腸道菌群多樣性還具有治療效果明顯、副作用小等優點。其中短雙歧桿菌（）M-16V 可抑制大鼠結腸炎模型的炎癥，改善部分但并非全部由結腸炎引起的變化。長雙歧桿菌（）CCM7952 在結腸炎小鼠中可減輕臨床癥狀并保留緊密連接蛋白的表達，改善腸道屏障功能，保護小鼠免受結腸炎的侵襲。JCM1222（T）通過抑制1 型輔助性T 和產生IL-17 的輔助性T 淋巴細胞的特異性細胞因子和轉錄因子的表達，減輕小鼠結腸炎。

隨著人們對于雙歧桿菌的抗病機理和生理功能的深入探究和再認知。屆時，應用雙歧桿菌對IBD 等疾病的治療手段將更加廣泛高效。

1.3 鏈球菌屬（Streptococcus）

鏈球菌屬是一種常見革蘭陽性球菌，廣泛分布于自然界和人體的鼻咽部、胃腸道等處，多為正常菌群。其中嗜熱鏈球菌（）廣泛用于生產發酵乳制品并具有一定的功能活性，比如生產胞外多糖、細菌素等。ST28在小鼠結腸炎模型中能夠減輕腸道損傷，抑制輔助性T 細胞17（T helper cell 17，Th17），降低固有層淋巴細胞中IL-17 的水平，從而緩解了小鼠結腸炎。NCIMB41856 在小鼠結腸炎模型中能促進黏膜屏障功能的維持，減少細菌易位，進而減少免疫刺激和相關的炎癥。從MNBM-A01 中分離的水溶性雜多糖（Exopoly Saccharides-1，EPS-1）能降低結腸炎小鼠的DAI 評分和減輕結腸上皮細胞損傷，并且能夠明顯抑制促炎細胞因子TNF-、IL-6 和干擾素（Interferon，IFN）-的表達。此外，EPS-1 還可以保護腸屏障的完整性，防止脂多糖破壞Caco-2 單層，增強緊密連接的表達。

另外，嗜熱鏈球菌作為潛在有益菌，研究人員不僅證明了其具有一定的轉運活性和胃腸道粘附性并且對IBD 還具有一定的緩解效果。因此，進一步研究嗜熱鏈球菌在IBD 臨床應用中的作用變得至關重要。

1.4 芽孢桿菌屬（Bacillus）

芽孢桿菌屬可廣泛見于各種自然環境中，且大多數芽孢桿菌屬細菌是無害的。例如：多發酵芽孢桿菌（）能抑制由右旋糖酐硫酸鈉（Dextran Sulfate Sodium Salt,DSS）或TNBS 誘導的結腸炎小鼠的細胞凋亡，并促進上皮細胞的增殖和遷移，改善小鼠的結腸炎癥狀。枯草芽孢桿菌（）R179 在UC 小鼠中通過平衡腸道菌群以及相關的抗炎和促炎因子來改善由DSS 誘導產生的營養不良和腸道炎癥，幫助腸道粘膜從損傷中恢復。解淀粉芽孢桿菌（）CGMCC9384 可改善結腸炎小鼠腸道微生物的代謝，并降低小鼠腸道免疫球蛋白和促炎細胞因子的水平，改變腸道菌群的相對豐度。

芽孢桿菌在益生菌制劑中常以內生孢子的形式存在，當芽孢進入腸道后，會在腸道上部能迅速復活并分泌活性很強的蛋白酶、脂肪酶等，從而消耗腸道內的氧氣，維持腸道生態平衡。

1.5 腸球菌屬（Enterococcus）

腸球菌廣泛分布于自然環境及人和動物消化道內，具有一定的致病性，但是一些腸球菌也可生產許多與宿主病理改變有關的因子，調節腸道菌群的多樣性，維持腸道穩態，從而被應用于治療IBD 的研究中。其中，用耐久腸球菌（）TN-3 喂養結腸炎小鼠，發現TN-3 可以降低結腸炎小鼠的DAI 和組織學評分，并通過調節性T 細胞的誘導和腸道菌群多樣性的恢復，來抑制結腸炎發生。口服糞腸球菌（）EF-2001，可降低由二硝基苯磺酸（Dinitrobenzene sulfonic acid,DNBS）誘導的結腸炎小鼠的環氧合酶（Cyclooxygenase,COX）-2、誘導型氧化氮合酶（inducible nitricoxide synthase，iNOS）、IFN-等細胞因子的表達，從而抑制結腸組織破壞。

1.6 其它

通過對DSS 誘導的結腸炎小鼠口服大腸桿菌（）Nissle 1917，觀察發現小鼠的臨床癥狀減輕，組織病理學損傷得到緩解，實驗結果表明，預防性口服Nissle 1917 可通過改變小鼠對 DSS 的炎癥反應來改善 DSS 誘導的結腸炎。還可通過激活TLR4/NF-B 信號通路來促進DSS 誘導的結腸炎小鼠恢復。普拉梭菌（）是一種重要的腸道菌群，可以保護結腸粘膜免受炎癥，使用ATCC27766 治療由TNBS 誘發的大鼠結腸炎，發現通過提高血漿抗Th17 細胞因子（IL-10 和IL-12），抑制血漿和結腸粘膜中IL-17 的水平，改善結腸炎病變。

1.7 益生菌緩解或治療IBD 的主要機制

應用益生菌來緩解或治療IBD 已成為目前針對IBD 的主要療法之一，其主要作用機制可分為：a.調節腸道菌群的豐度和多樣性，提高免疫力，增強腸道屏障功能；b.增強抗氧化能力，調節細胞因子的分泌，減輕疾病的臨床癥狀和組織病理學損傷；c.激活TLR-4/NF-B 信號通路，調節TLR-4和炎性細胞因子的表達，TNF-、MPO 和LPO 明顯改善；d.減少P-選擇素表達以及白細胞和血小板-內皮細胞相互作用；e.抑制Th17 細胞，降低IL-17 的分泌；f.抑制細胞凋亡，促進上皮細胞增殖和遷移等。

綜上，對IBD 有緩解或治療作用的益生菌及其作用機制如表1 所示。

表1 對IBD 有緩解或治療作用的益生菌及作用機制Table 1 Probiotics that can relieve or treat IBD and their mechanism of action

隨著胃腸道微生物的組成和功能日益清楚，其對健康和疾病的重要作用逐漸顯露出來，這些發現為解釋益生菌的治療作用提供可能性，也為IBD 的治療提供了新的途徑。

2 益生菌緩解或治療IBD 的臨床研究

腸道菌群的組成和細菌代謝途徑的改變是IBD發生和發展的兩個重要因素，大量研究表明，雖然益生菌對緩解和治療IBD 有積極作用，但是對CD 影響較小，對不同狀況的UC 患者具有顯著的作用。同樣，益生菌緩解或治療IBD 的很多研究是基于動物實驗進行，在臨床應用方面研究的較少。

對已報道的益生菌緩解或治療IBD 的臨床研究薈萃分析，應用不同的益生菌治療IBD 其臨床效果也不同。在治療UC 方面：用非致病性Nissle 1917 治療UC 的過程中，Nissle1917 表現出了與常規藥物美沙拉嗪同等效果；使用536 補充劑治療輕度至中度UC 患者時，發現有63%的UC 患者在第八周表現出臨床緩解，且UC 的DAI 評分明顯降低；使用GG（LGG）或美沙拉嗪或兩者聯合治療UC 患者時，結果發現三組患者在6 和12 個月時的復發率無差異，但是使用LGG 的治療比美沙拉嗪的標準治療更有效地延長了患者未發病時間。在對UC 患兒（平均年齡7.2歲）的治療過程中，使用ATCC55730 直腸灌輸可有效改善粘膜炎癥和某些參與IBD 機制的細胞因子（如IL-10、IL-1、TNF-和IL-8）的表達水平。

多種益生菌聯合應用也對UC 的治療具有良好的效果，例如用益生菌VSL#3 治療輕度至中度UC的成年患者，發現患者在第6 周和第12 周臨床癥狀有效緩解且UC 的DAI 和個體癥狀下降幅度明顯。雙歧桿菌發酵乳（-fermented milk，BFM）在治療UC 的臨床試驗中可作為飲食輔助劑顯著緩解患者癥狀，結合患者糞便中微生物區系和有機酸的分析，發現補充BFM 對UC 的復發具有預防作用。

在治療CD 方面，研究發現，對CD 兒童進行標準維持治療外的LGG 與安慰劑的隨機雙盲試驗，LGG 組中31%的患者出現復發，而安慰劑組的復發率為17%，這表明，當LGG 作為標準治療的輔助治療時，不會延長CD 兒童的復發時間；利用布拉迪酵母菌或安慰劑治療接受類固醇治療而緩解的CD 患者，治療期間布拉迪酵母菌組復發率為47.5%，安慰劑組復發率為53.2%，且兩組之間的平均DAI、紅細胞沉降率水平均無顯著差異。在對接受手術治療的CD 患者治療時，術后6 個月內，約氏乳桿菌（）LA1 組和安慰劑組的復發率為49%和64%，表明益生菌LA1 對CD 患者的術后復發沒有足夠的有益效果。

綜上，大多數臨床研究顯示益生菌在UC 中具有維持緩解狀態的作用，但在緩解或治療CD 中效果不明顯。目前益生菌在緩解或治療IBD 的臨床應用上仍存在一些問題，如樣本量較少、臨床試驗具有隨機性、研究方法的不統一等，因此，仍需要更多嚴格的隨機對照試驗來說明益生菌在IBD 中的作用，包括菌株的選擇、治療的方法和時機等。

3 益生菌緩解或治療IBD 的應用趨勢

IBD 的發病與腸道菌群在遺傳易感宿主體內引起的異常反應有關，微生態制劑（主要包括益生菌、益生元和合生元）具有維持腸道微生態平衡，增強腸道屏障等作用。研究表明，不同益生菌和合生元的適當攝入可有效改善結腸炎的臨床癥狀。

3.1 不同益生菌的復合搭配使用

有研究表明，多種益生菌的復合搭配使用能夠更好的發揮益生菌本身的功能，同時對IBD 的緩解或治療產生更大的功效。VSL#3 是由、、等8 種益生菌組成的混合物，使用VSL#3 治療結腸炎小鼠，結果發現VSL#3能夠通過下調濾泡輔助性T 細胞（Tfh）來減輕由DSS 誘導的結腸炎。益生菌制劑Ultrabiotique 是由組成，喂養DSS 誘導的結腸炎小鼠7 d，結果發現Ultrabiotique 在維持腸粘膜屏障的完整性和促進組織修復方面具有明顯作用。四種益生菌（RAM0101，RAM1202，CICC6197 和RAM0216）同比例混合，通過灌胃的方式給予由DSS 誘導的結腸炎小鼠，結果顯示，復合益生菌劑能夠有效地降低結腸炎小鼠的體重丟失和降低促炎性細胞因子的表達水平。

在臨床應用上，使用包含多種益生菌的治療劑治療非活動性UC 患者12 個月，結果在 第12 個月時，益生菌治療組的緩解率為69.5%，安慰劑組為56.6%，從而得出，益生菌能夠有效維持靜止期UC患者的臨床緩解。

綜上所述，多種益生菌的復合搭配在緩解或治療IBD 中有一定療效，且在UC 活動期誘導緩解和緩解期維持緩解方面具有更好療效，但因益生菌種類、劑量、用法、療程等因素的不同，對IBD 的療效也有所差別，需要進一步實驗驗證。

3.2 益生菌與益生元聯合使用

益生元是指一些不被宿主消化吸收卻能夠選擇性地促進體內有益菌的代謝和增殖，從而改善宿主健康的有機物質。益生元和益生菌的組合，稱為互補合生元，即通過益生菌來影響腸道菌群生長并利用益生元促進腸道中有益菌的增殖。利用LS/07 和菊粉混合治療急性結腸炎大鼠，發現LS/07和菊粉都能降低-葡萄糖醛酸苷酶活性和抑制促炎因子IL-6、IL-8 的表達。用益生菌和菊粉、低聚半乳糖組成的合生元喂養DSS 誘導的結腸炎小鼠，結果顯示合生元組病理評分為7.25±2.87，顯著低于模型對照組的27.00±7.94，并且合生元組提高了腸道菌群的多樣性，減輕了小鼠急性結腸炎的炎癥。

臨床應用方面，益生菌與益生元聯合使用同樣具有重要作用。將Yakult 和低聚半乳糖作為合生元治療輕度至中度UC 患者，發現合生元治療后患者結腸灌洗液中的MPO 減少，糞便的pH 顯著降低。用和車前草作為合生元治療UC 患者，結果發現患者IBD 的調查問卷得分較之前有所改善，C 反應蛋白降低了76.27%。對于UC 患者而言，合生元的使用在維持病情緩解方面具有積極的成果，同時降低了促炎細胞因子的表達。

目前關于益生菌與益生元聯合使用的研究還較少，但其在UC 的臨床應用上效果明顯，表明益生菌與益生元聯合使用已成為治療緩解期UC 患者的潛在治療選擇。但因益生菌及益生元的種類眾多，其在IBD 中的緩解或治療的具體作用還有待進一步研究。

4 總結

近年來，IBD 在我國的發病率呈上升趨勢，而常規藥物治療副作用較大，因此利用益生菌緩解或治療IBD 越來越受到重視。許多研究顯示益生菌具有抗炎和調節腸道菌群的作用，且益生菌良好的耐受性和極少的不良反應，也使其成為治療IBD 的一種較佳的替代選擇。雖然益生菌在IBD 治療的臨床應用中越來越常見，但并不是所有的益生菌對IBD 的治療都有效，其中仍有許多問題亟待解決，例如：如何確定益生菌制劑的給藥劑量、間隔時間和總療程等問題尚未有統一的認識。另外，盡管絕大多數的研究表明益生菌對人體是十分安全的，但仍有案例表明了益生菌的潛在危險。由于目前的數據不足，益生菌對UC 和CD 的治療效果及其不良反應仍存在一定的爭議。在未來的研究中，需要開展更多嚴格的隨機、雙盲、安慰臨床實驗進行進一步的探究。