人體腸道內(nèi)存在數(shù)量龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的正常菌群，腸壁中存在數(shù)量眾多的淋巴細(xì)胞，機(jī)體通過腸道黏膜與腸道中微生物相互作用，這些微生物包括定植于腸道中的以及機(jī)體攝入的。機(jī)體以腸黏膜為界，兩者相互作用，相互制約，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。正常腸道菌群在促進(jìn)免疫系統(tǒng)發(fā)育，維持正常免疫功能，協(xié)同拮抗病原菌入侵方面發(fā)揮重要作用。
大量科學(xué)研究表明，攝入活的微生物對(duì)機(jī)體有潛在益處，這些活的微生物被稱為“益生菌”。益生菌通過調(diào)整腸道菌群的構(gòu)成，改善其“微生態(tài)平衡”對(duì)機(jī)體產(chǎn)生益處,尤其是通過修飾腸道相關(guān)淋巴組織 GALT 的免疫應(yīng)答。益生菌是指那些通過食物攝入且無致病性 ,并通過各種機(jī)制對(duì)宿主產(chǎn)生益處的微生物。“益生菌 ”逐漸被定義為“生命所需 ”。益生菌一般包括乳酸桿菌和雙歧桿菌 ,后者為母乳喂養(yǎng)兒腸道定植菌的優(yōu)勢(shì)菌種。本章節(jié)主要闡述腸道正常菌群、免疫和益生菌間關(guān)系 ,目的在于明確益生菌的作用機(jī)制。
一、新生兒腸道正常菌群的定植及構(gòu)成
生命早期腸道菌群源于環(huán)境中微生物 ,新生兒出生前腸腔內(nèi)是無菌的 ,細(xì)菌定植和定植菌種類型受諸多因素影響 ,如分娩方式（陰道分娩或剖宮產(chǎn)）、母親飲食（益生菌的應(yīng)用）、嬰兒喂養(yǎng)方式（人工喂養(yǎng)或母乳喂養(yǎng)）等。新生兒腸道菌群在生后最初幾周內(nèi)變化很大 ,數(shù)月后菌群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 ,2歲時(shí)菌群結(jié)構(gòu)接近成人模式。雙歧桿菌是生后 1周嬰兒腸道優(yōu)勢(shì)菌,構(gòu)成母乳喂養(yǎng)兒腸道菌群的 60% ～90%,而配方奶喂養(yǎng)兒和成人雙歧桿菌數(shù)量較少 ,類桿菌是優(yōu)勢(shì)菌 ,乳酸桿菌、葡萄球菌、腸球菌、鏈球菌和梭菌屬數(shù)量較少。
二、腸道正常菌群對(duì)免疫系統(tǒng)發(fā)育的影響
腸道正常菌群對(duì)腸道黏膜屏障功能和腸道成熟有著重要影響 ,而且是人體最大淋巴組織和腸相關(guān)淋巴組織發(fā)育所必需的。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明最初定植新生兒腸道的細(xì)菌能夠調(diào)整宿主腸道上皮細(xì)胞的基因表達(dá) ,導(dǎo)致腸道微生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變 ,影響隨后菌群的定植。腸道最初定植菌對(duì)于刺激免疫正常發(fā)育至關(guān)重要 ,若生命早期缺乏微生物刺激或不足可導(dǎo)致腸道屏障功能障礙、炎癥應(yīng)答減少、IgA應(yīng)答障礙和口服耐受缺陷。在無菌環(huán)境中生存的小鼠不能產(chǎn)生口服耐受 ,沒有持久的 Th2免疫應(yīng)答。對(duì)于新生兒 ,免疫紊亂可以通過重建腸道微生物群而得到校正 ,對(duì)新生兒微生態(tài)學(xué)研究表明生命早期暴露于微生物環(huán)境以及健康的腸道菌群可刺激小兒免疫的正常發(fā)育。
三、腸道原籍菌、病原菌與腸道免疫系統(tǒng)的相互作用
腸腔內(nèi)細(xì)菌與腸上皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞存在著持久的相互作用 ,這對(duì)于維持免疫內(nèi)穩(wěn)態(tài)十分重要。腸上皮細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞代表黏膜免疫是接觸原籍菌和病原菌的首批細(xì)胞 ,在調(diào)控免疫應(yīng)答方面發(fā)揮重要作用 ,對(duì)原籍菌產(chǎn)生耐受 ,對(duì)病原菌產(chǎn)生免疫應(yīng)答。對(duì)于腸道微生態(tài)環(huán)境中的益生菌 ,腸上皮細(xì)胞和腸相關(guān)淋巴組織中的樹突狀細(xì)胞受模式識(shí)別受體（PRRs）調(diào)控 ,這些模式識(shí)別受體是識(shí)別病原體的特殊保守分子模式 ,這種模式識(shí)別受體對(duì)于致病微生物不是惟一的 ,同時(shí)識(shí)別原籍菌、病原菌和病毒。因此樹突狀細(xì)胞在免疫應(yīng)答或免疫耐受的調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用。原籍菌和樹突狀細(xì)胞的相互作用引起抗炎反應(yīng)或致耐受的免疫應(yīng)答 ,而病原菌則誘導(dǎo)激活免疫應(yīng)答。
四、益生菌對(duì)免疫應(yīng)答的效應(yīng)
某些益生菌通過直接調(diào)整免疫應(yīng)答、加強(qiáng)腸上皮屏障功能、抑制病原體生長來協(xié)助維護(hù)腸道免疫的腸內(nèi)穩(wěn)定狀態(tài)。益生菌像原籍菌那樣 ,通過與上皮細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞相互作用影響天然免疫和獲得性免疫應(yīng)答 ,益生菌對(duì)免疫應(yīng)答的效應(yīng)表現(xiàn)為免疫調(diào)節(jié)而不是免疫活化。動(dòng)物和人體實(shí)驗(yàn)研究顯示益生菌可重點(diǎn)調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞和調(diào)節(jié)性 T細(xì)胞的活性 ,而不是調(diào)節(jié)輔助性 T細(xì)胞應(yīng)答本身。
五、益生菌對(duì)腸上皮細(xì)胞的效應(yīng)
通過幼鼠模型研究了腸道屏障完整性和免疫應(yīng)答的關(guān)系,鼠李糖乳桿菌 GG可以逆轉(zhuǎn)因牛奶而引起的腸道高滲透狀態(tài),益生菌可能通過與 Toll樣受體 2相互作用來調(diào)節(jié)上皮屏障功能。益生菌通過調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以及細(xì)胞因子的產(chǎn)生,抑制全身性炎癥應(yīng)答。腸道其他細(xì)菌通過抑制轉(zhuǎn)錄因子 NF2κB途徑對(duì)腸道上皮細(xì)胞產(chǎn)生免疫抑制性效應(yīng)。
六、益生菌對(duì)樹突狀細(xì)胞的效應(yīng)
樹突狀細(xì)胞在調(diào)節(jié)性 T細(xì)胞、Th1或 Th2方向發(fā)展方面發(fā)揮重要作用 ,益生菌可能通過上述機(jī)制以菌種和菌株依賴方式調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。益生菌存在菌株個(gè)體差別地調(diào)節(jié) IL210和 IL212的產(chǎn)生以及樹突狀細(xì)胞共刺激和成熟標(biāo)記的表達(dá)。雙歧桿菌菌株通過骨髓來源樹突狀細(xì)胞和漿細(xì)胞來源樹突狀細(xì)胞顯著地增加 IL210產(chǎn)生;乳酸桿菌對(duì)于 IL210產(chǎn)生減量調(diào)節(jié)或無影響。雙歧桿菌菌株也下調(diào) CD80 和CD40。而乳酸桿菌某些菌株通過未成熟樹突狀細(xì)胞上調(diào)共刺激分子、減少促炎細(xì)胞因子,誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性細(xì)胞和免疫耐受。
七、益生菌在獲得性免疫應(yīng)答中的效應(yīng)
益生菌對(duì)輔助性 T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性 T細(xì)胞的效應(yīng)具有菌種特異性 ,乳酸桿菌的某些菌種刺激 Th1細(xì)胞因子產(chǎn)生 ,而其他菌種增強(qiáng) Th2應(yīng)答或誘導(dǎo)混合 Th1/Th2應(yīng)答。腸道雙歧桿菌誘導(dǎo)的細(xì)胞因子模式具有菌株特異性 ,不同雙歧桿菌菌株可以誘導(dǎo)不同的甚至相對(duì)的免疫應(yīng)答。牛乳過敏和濕疹嬰兒給予鼠李糖乳桿菌 GG治療后 ,外周血單核細(xì)胞產(chǎn)生 INF2 增加 ,含鼠李糖乳桿菌 GG的 4種益生菌混合物對(duì) INF2 沒有影響 ,而是增加 IL24的產(chǎn)生。
在自身免疫性關(guān)節(jié)炎模型中 ,某些益生菌可以抑制Th1應(yīng)答產(chǎn)生有益效應(yīng) ,而其他益生菌菌株通過誘導(dǎo) Th1細(xì)胞因子應(yīng)答使疾病惡化。益生菌針對(duì)口服疫苗表現(xiàn)出增強(qiáng) IgA免疫應(yīng)答效應(yīng) ,給生后 6個(gè)月的嬰兒益生菌混合物 ,針對(duì) B型流感嗜血桿菌菌苗表現(xiàn)出增強(qiáng) IgG應(yīng)答效應(yīng)。一些益生菌如乳糖雙歧β桿菌可以抑制體內(nèi) TGF2 產(chǎn)生 ,研究結(jié)果表明益生菌對(duì)天然免疫應(yīng)答和獲得性免疫應(yīng)答產(chǎn)生不同效應(yīng) ,尤其是與樹突狀細(xì)胞的相互作用可能是益生菌對(duì)免疫應(yīng)答的重要效應(yīng)。樹突狀細(xì)胞可受益生菌調(diào)節(jié) ,誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性 T細(xì)胞應(yīng)答 /耐受應(yīng)答或輔助性 T細(xì)胞免疫應(yīng)答。為臨床應(yīng)用選擇益生菌應(yīng)該考慮對(duì)免疫應(yīng)答的特異效應(yīng) ,重視臨床試驗(yàn)特異的靶向功能和靶向人群的重要性。
八、益生菌的呈遞作用
益生菌有益效應(yīng)依賴于以活菌的形式攝入。細(xì)菌必須在宿主消化過程中存活、能定植于腸道、接觸并且附著于腸道上皮細(xì)胞以調(diào)節(jié)它們?cè)隗w內(nèi)的效應(yīng)。另外 ,熱滅活的益生菌可以引起胃腸道癥狀 ,益生菌產(chǎn)生細(xì)菌素、過氧化氫和生物表面活性劑 ,有助于細(xì)菌在腸道中存活。它們也可以上調(diào)粘蛋白編碼基因 ,這種基因刺激黏液產(chǎn)生形成一個(gè)保護(hù)性屏障。有效的益生菌將會(huì)適應(yīng)健康菌群 ,不會(huì)替代原來的細(xì)菌。經(jīng)研究表明口服益生菌鼠李糖乳桿菌 GG,可以在胃腸道傳代 ,粘附于腸道黏液和上皮細(xì)胞。LGG在口服后可以在腸道存活 1周 ,口服后采集糞便標(biāo)本進(jìn)行檢測(cè)用來作為細(xì)菌定植的標(biāo)記。成人結(jié)腸活組織檢查的研究顯示 ,LGG定植持續(xù)時(shí)間比糞便標(biāo)本所表明的時(shí)間更長。產(chǎn)生乳酸的微生物能夠降低腸道 pH,有利于更多有益生物的生長 ,研究顯示 LGG通過創(chuàng)造一個(gè)促進(jìn)雙歧桿菌生長的環(huán)境來改變腸道微生態(tài)環(huán)境 ,并且 LGG增加總的厭氧菌的水平 ,尤其是雙歧桿菌、擬桿菌和梭狀芽孢桿菌。LGG不替代其他種類的乳酸桿菌,或增加乳酸桿菌的總數(shù)。細(xì)菌定植是短暫的 ,在使用 LGG中斷 7～10天后 LGG不能從大便中培養(yǎng)出來。
九、益生菌效應(yīng)的特異性
益生菌的不同菌種、不同菌株在體內(nèi)外有著不同的效應(yīng)。益生菌的臨床效應(yīng)和實(shí)驗(yàn)室效應(yīng)不能由一種益生菌所承擔(dān) ,甚至不能由相同菌種的不同菌株所承擔(dān)。例如 ,在一項(xiàng)雙盲安慰劑試驗(yàn)中比較鼠李糖乳桿菌 GG和 4個(gè)益生菌混合物治療嬰兒濕疹的效應(yīng) ,僅發(fā)現(xiàn)鼠李糖乳桿菌有有益效應(yīng) ,而益生菌混合物卻沒有。另外 ,LGG可以針對(duì)輪狀病毒增強(qiáng)IgA應(yīng)答 ,這在不同菌種不同菌株沒有發(fā)現(xiàn)。例如,羅伊乳桿菌的一個(gè)菌株特異性地抑制干酪乳桿菌誘導(dǎo)的 IL212、IL26和 TGF2 的產(chǎn)生 ,抑制干酪乳桿菌誘導(dǎo)的對(duì)樹突狀細(xì)胞共刺激標(biāo)記的上調(diào)作用。
總之 ,益生菌對(duì)樹突狀細(xì)胞和 T細(xì)胞有重要的免疫調(diào)節(jié)作用 ,而不是直接影響 Th1或 Th2活性。希望益生菌能安全的用于臨床實(shí)踐 ,益生菌菌種和菌株的選擇將由菌種特異性效應(yīng)譜所決定。
