本文由國(guó)服王昭君編譯，董小橙、江舜堯編輯。

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原名：The pros, cons, and many unknowns of probiotics

譯名：益生菌的優(yōu)缺點(diǎn)以及許多未知數(shù)

期刊：Nat Med

IF：32.621

發(fā)表時(shí)間：2019.5

通信作者：Eran Elinav

通信作者單位：以色列雷霍沃特魏茨曼科學(xué)研究所免疫學(xué)系

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，口服微生物作為一種改善健康的有益手段一直引起人們的興趣?！耙嫔边@一術(shù)語(yǔ)首次出現(xiàn)在1974年，這一背景下逐漸從概念上演變?yōu)槟壳暗某Ｒ?jiàn)定義，食物和農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織于2002年建議，當(dāng)食用足夠量的微生物時(shí)將會(huì)為健康提供益處。如今，益生菌構(gòu)成了一個(gè)不斷增長(zhǎng)的數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)，并且是全球最常消費(fèi)的食品補(bǔ)充劑之一。酸奶，奶酪，冰淇淋，零食和營(yíng)養(yǎng)棒，早餐谷物和嬰兒配方食品等食品中均可補(bǔ)充益生菌，化妝品也是如此。益生菌也被商品化為凍干丸。益生菌的使用也得到了醫(yī)生們的廣泛支持，特別是胃腸病學(xué)家。

盡管益生菌很受歡迎，但數(shù)十年來(lái)關(guān)于益生菌在治療和預(yù)防疾病中的功效的研究數(shù)據(jù)往往指向相反的結(jié)論，并且在許多情況下仍然存在矛盾和爭(zhēng)論。此外，主要的醫(yī)療監(jiān)管機(jī)構(gòu)，如歐洲食品安全局和美國(guó)食品和藥物管理局，尚未批準(zhǔn)任何益生菌制劑用作治療。因此，益生菌作為膳食補(bǔ)充劑的營(yíng)銷，通常由諸如安全性，胃腸道（GI）的活力和對(duì)食物味道的影響等性質(zhì)驅(qū)動(dòng)，而不是通過(guò)明確的健康促進(jìn)作用。這種令人困惑的狀態(tài)需要更好地證據(jù)來(lái)證明益生菌對(duì)人類的影響及其不良反應(yīng)。

在本文中，我們將突出和討論當(dāng)前益生菌研究方法的一些主要前景和局限，討論對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)應(yīng)該如何解釋的挑戰(zhàn)，并提出可能的策略，并將益生菌的研究轉(zhuǎn)化為可重復(fù)的并且普遍接受的測(cè)量方法。在我們的工作中，經(jīng)過(guò)審查的非處方微生物干預(yù)將被稱為益生菌，無(wú)論其是否存在益處以及功效如何。值得注意的是，本文的目的不是來(lái)回顧臨床試驗(yàn)，非處方的 “下一代”微生物治療方法被提議作為各種醫(yī)學(xué)適應(yīng)癥的干預(yù)措施。這些內(nèi)容已另做討論。我們將重點(diǎn)討論以下幾個(gè)例子：關(guān)于評(píng)估益生菌健康益處的研究，其臨床解釋證據(jù)強(qiáng)度的已知問(wèn)題和挑戰(zhàn)；益生菌的作用機(jī)制，益生菌是否需要腸道定植；益生菌菌株與腸道微生物組的相互作用；安全性；以及未來(lái)的方向。

臨床療效

幾十年來(lái)，科學(xué)家和食品和藥物產(chǎn)業(yè)對(duì)益生菌和人類的相關(guān)作用進(jìn)行了廣泛的研究。從而產(chǎn)生了多種用于預(yù)防和治療的適應(yīng)癥和說(shuō)明，例如預(yù)防或治療急性抗生素相關(guān)的艱難梭菌相關(guān)性腹瀉；改善炎癥性腸病和腸易激綜合征（IBS）；降低新生兒遲發(fā)性敗血癥和壞死性小腸結(jié)腸炎的風(fēng)險(xiǎn)。其他聲稱包括根除幽門(mén)螺桿菌，減少呼吸道感染的發(fā)生率和嚴(yán)重程度，減輕抑郁癥，預(yù)防或治療特應(yīng)性皮炎以及減少與心臟代謝綜合征相關(guān)的心血管危險(xiǎn)因素。遺憾的是，盡管與上述指導(dǎo)有關(guān)的一些臨床試驗(yàn)其方法學(xué)具有較高的質(zhì)量和有效性，但對(duì)于大多數(shù)上述適應(yīng)癥，也存在負(fù)面或相反的結(jié)果，共同導(dǎo)致總體結(jié)論相互矛盾，值得進(jìn)一步商榷。

當(dāng)前的情況可能源于許多問(wèn)題，包括益生菌試驗(yàn)的許多讀數(shù)基于經(jīng)驗(yàn)臨床數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在收集方法，臨床終點(diǎn)和分析嚴(yán)謹(jǐn)性方面各不相同。許多報(bào)告使用定性的，自我報(bào)告的“幸福”參數(shù)，例如情緒或社交功能。其他人提供了不一定具有臨床意義的標(biāo)志物的定量，例如健康個(gè)體中炎癥標(biāo)志物C-反應(yīng)蛋白（CRP）的減少無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，或在葡萄糖耐受的個(gè)體中發(fā)現(xiàn)葡萄糖刺激的胰高血糖素樣肽1（GLP-1）的升高。同樣，在這些試驗(yàn)中的分析系統(tǒng)存在很大差異，包括從細(xì)胞培養(yǎng)推斷，體外研究，動(dòng)物模型和人類研究，可能是觀察或隨機(jī)的安慰劑對(duì)照試驗(yàn)。有時(shí)即使在高質(zhì)量的安慰劑對(duì)照的研究中，不同的試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)了益生菌存在著相互矛盾的結(jié)果。

益生菌研究結(jié)果的變異性的另一個(gè)原因是研究菌株的差異。目前使用的益生菌仍主要屬于乳桿菌屬和雙歧桿菌屬，以及乳球菌屬，嗜熱鏈球菌，大腸桿菌Nissle 1917和酵母Saccharomyces boulardii。雖然在大多數(shù)屬水平和種水平的益生菌其與健康之間的相互作用是相似的（例如，產(chǎn)生膽鹽水解酶），其他特征可能是菌種或菌株特異的，或者可能需要不同菌株之間的相互作用以產(chǎn)生效果。

為了抵消上述方法和分析的局限性，研究人員和臨床醫(yī)生經(jīng)常以系統(tǒng)評(píng)價(jià)和meta分析的形式整合多項(xiàng)研究的結(jié)果。使用這些工具在揭示總體趨勢(shì)方面可能非常有用；然而，它也可能易受在每個(gè)分析步驟中引入的偏差的影響，例如包括影響整體結(jié)果的離群值以及指標(biāo)模糊或缺乏。特別是，關(guān)于益生菌的meta分析有時(shí)會(huì)傾向于在同一個(gè)指標(biāo)下對(duì)各種不相關(guān)的益生菌研究進(jìn)行測(cè)試，從而可能出現(xiàn)過(guò)度或錯(cuò)誤解釋結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)。因此，即使是針對(duì)類似主題的meta分析也可能出現(xiàn)互相矛盾的結(jié)果。因此，在我們看來(lái)，meta分析可以補(bǔ)充而不是取代高質(zhì)量大規(guī)模多中心的隨機(jī)對(duì)照的臨床試驗(yàn)。

此外，與動(dòng)物模型不同，人類在飲食、年齡范圍、遺傳背景和腸道微生物的構(gòu)成方面是高度異質(zhì)的，因此可能對(duì)同一干預(yù)有不同的反應(yīng)。實(shí)際上，一些益生菌研究已經(jīng)表明研究精確度的重要性，因?yàn)椴町惖慕Y(jié)果，主要取決于宿主及其微生物或飲食相關(guān)的因素（圖1）。具體而言，如以下部分中進(jìn)一步討論的，益生菌的腸道定植程度在個(gè)體之間顯著不同，這可能使得益生菌對(duì)其宿主和/或其腸道微生物組的影響不同。

圖1. 在不同初始條件和不同的環(huán)境暴露下補(bǔ)充相同益生菌，在不同個(gè)體出現(xiàn)不同結(jié)果

最后，許多益生菌研究和資金來(lái)源與一些商業(yè)團(tuán)體有關(guān)聯(lián)。雖然這種現(xiàn)象并不一定會(huì)損害此類研究的有效性，但是通過(guò)科學(xué)和醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)對(duì)功效進(jìn)行獨(dú)立的驗(yàn)證是有必要的。以下是與益生菌有益結(jié)果相關(guān)的一些最常見(jiàn)的適應(yīng)癥舉例。

急性腸胃炎

益生菌已被建議用作針對(duì)兒童和成人急性腹瀉的有效預(yù)防或治療。一些meta分析和系統(tǒng)評(píng)價(jià)表明，一些制劑，特別是那些含有S. boulardii，鼠李糖乳桿菌GG（LGG）和乳酸桿菌屬內(nèi)其他菌株的制劑，可以改善兒童的急性腹瀉并縮短其持續(xù)時(shí)間約1天。同樣，益生菌已被證明可有效預(yù)防和治療成人急性腹瀉，并且有人提出各種制劑，特別是涉及S. boulardii和鼠李糖乳桿菌的制劑，可改善健康兒童和成人以及住院患者的抗生素相關(guān)性腹瀉。

相反的是，其他對(duì)兒童、成人和老年人益生菌預(yù)防腹瀉的效果研究和meta分析呈現(xiàn)出相反的結(jié)果。值得注意的是，在最近兩個(gè)高質(zhì)量大規(guī)模多中心的隨機(jī)安慰劑對(duì)照試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在超過(guò)1800個(gè)入住急診科的急性胃腸炎的兒童中對(duì)鼠李糖乳桿菌（LGG或R0011），以及添加或不添加瑞士乳桿菌R0052的治療效果的評(píng)估中顯示，沒(méi)有表現(xiàn)出臨床益處。一個(gè)對(duì)于超過(guò)4,000名兒童的早期meta分析顯示，該指征的證據(jù)質(zhì)量低甚至極低，導(dǎo)致一組臨床管理指南中去除了益生菌，而另一項(xiàng)研究仍主張使用LGG和S. boulardii，但同時(shí)指出這些建議所依據(jù)的證據(jù)質(zhì)量較低。盡管存在這種爭(zhēng)議，但許多父母在孩子患有胃腸炎的時(shí)候會(huì)使用含有益生菌的“功能性食品”進(jìn)行自主治療。

艱難梭菌相關(guān)性腹瀉

      當(dāng)微生物組相關(guān)的定植抵抗被抑制時(shí)，例如在住院患者中進(jìn)行抗生素治療時(shí)，艱難梭菌在腸道中大量繁殖。導(dǎo)致的結(jié)果是疾病的嚴(yán)重程度可以從輕度腹瀉發(fā)展到危及生命的偽膜性結(jié)腸炎。一些meta分析顯示口服益生菌的累積結(jié)果，即可以預(yù)防艱難梭菌感染或其相關(guān)的發(fā)病率，特別是當(dāng)接近抗生素暴露時(shí)。2017年對(duì)8,672例病例進(jìn)行的隨訪meta分析（包括不同的益生菌菌株，年齡，劑量和給藥時(shí)間）進(jìn)一步揭示了益生菌在抗生素治療的患者中預(yù)防艱難梭菌相關(guān)性腹瀉（CDAD）的中度有益證據(jù)，但表明試驗(yàn)之間存在相當(dāng)大的異質(zhì)性，使用析因分析表明益生菌對(duì)人類受試者在低和中等基線的CDAD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防方面沒(méi)有顯著影響。另一項(xiàng)meta分析得出結(jié)論，在各種益生菌菌株中，只有S. boulardii對(duì)艱難梭菌有效，盡管另外一項(xiàng)不同的meta分析發(fā)現(xiàn)它雖然可以降低兒童的CDAD風(fēng)險(xiǎn)，但無(wú)法降低成人的風(fēng)險(xiǎn)，且證據(jù)質(zhì)量較低。

      在進(jìn)一步檢查這些meta分析的個(gè)體研究后，我們發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)試驗(yàn)中艱難梭菌的發(fā)生率在安慰劑組和治療組中不存在（8項(xiàng)試驗(yàn)）或均較低，均不能證明不同菌株的益生菌對(duì)CDAD或艱難梭菌感染有顯著影響。在艱難梭菌發(fā)病率低的情況下有效，這可能與這些研究的不充分有關(guān)，有兩項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)（RCT）中納入的都是艱難梭菌發(fā)病率高的人群，其中包括迄今為止最大規(guī)模的益生菌試驗(yàn)，但是并未發(fā)現(xiàn)治療組和安慰劑組之間的差異。因此，益生菌對(duì)CDAD的預(yù)防作用主要得到少數(shù)研究的支持，這些研究顯示出顯著的效果，其中兩項(xiàng)是非同行評(píng)審的會(huì)議論文摘要。雖然在大多數(shù)研究中安慰劑組中的艱難梭菌發(fā)病率較高，使益生菌呈現(xiàn)出有益效果，但CDAD并不常見(jiàn)，因此這些研究在證據(jù)方面可信度較低。總體而言，在隊(duì)列研究中CDAD的風(fēng)險(xiǎn)基線是可變的，并且大多數(shù)meta分析包含了多種益生菌菌株（包括真菌和細(xì)菌）的研究，這可能有助于解釋研究結(jié)果之間的差異。

腸易激綜合征和消化系統(tǒng)疾病

      腸易激綜合征是一種病因不明但常見(jiàn)的臨床多變性疾病。評(píng)估能夠減輕IBS的干預(yù)試驗(yàn)通常會(huì)受到主觀標(biāo)準(zhǔn)的限制。因此，確保益生菌所引起的IBS癥狀緩解，不等于或不低于安慰劑效應(yīng)是至關(guān)重要的。最近的一項(xiàng)meta分析表明，益生菌在治療IBS癥狀方面可能是有效的，但應(yīng)該注意的是，沒(méi)有一種單菌株制劑被證明可有效緩解腹痛、腹脹或腸胃脹氣。即使在益生菌組合中，其中一些組合可以有效減少癥狀持續(xù)性和腹痛評(píng)分，但另外一些則沒(méi)有，強(qiáng)調(diào)了菌株的選擇對(duì)疾病結(jié)果影響的重要性。相應(yīng)地，對(duì)9項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)和35項(xiàng)RCT的系統(tǒng)評(píng)價(jià)均未發(fā)現(xiàn)各種益生菌菌株對(duì)于IBS癥狀的治療是有效的。

新生兒敗血癥

      益生菌的功效中一個(gè)有前景的指標(biāo)是，用來(lái)預(yù)防新生兒遲發(fā)性敗血癥和/或壞死性小腸結(jié)腸炎（NEC），這是一種通常影響早產(chǎn)新生兒的胃腸疾病。在動(dòng)物模型和人類細(xì)胞培養(yǎng)物中的研究表明，針對(duì)NEC的保護(hù)機(jī)制可能涉及粘膜的抗菌保護(hù)，以及一些益生菌菌株（如LGG）誘導(dǎo)先天免疫和腸上皮細(xì)胞的成熟，這可以減弱炎癥反應(yīng)。此外，最近的一項(xiàng)大規(guī)模RCT加強(qiáng)了上述研究的結(jié)果，給與印度農(nóng)村4556名母乳喂養(yǎng)的嬰兒，植物乳桿菌PP 11-217口服制劑和益生元低聚果糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以預(yù)防新生兒敗血癥和死亡。盡管如此，在一項(xiàng)對(duì)1,310名早產(chǎn)的英國(guó)嬰兒的試驗(yàn)中，對(duì)嬰兒喂食的配方奶粉中添加短雙歧桿菌BBG-001，并沒(méi)有顯示對(duì)NEC或敗血癥有預(yù)防作用。在2014年不包括這兩項(xiàng)研究的Cochrane評(píng)價(jià)中（包括5,000多名嬰兒）得出的結(jié)論是，含有單獨(dú)乳酸桿菌或與雙歧桿菌組合的益生菌可降低早產(chǎn)兒的NEC和死亡率，但不會(huì)降低院內(nèi)敗血癥。另一項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)和meta分析得出的結(jié)論是，只有當(dāng)益生菌作為混合物給藥時(shí)才能有效預(yù)防早產(chǎn)兒遲發(fā)型膿毒癥（與單一菌株相比），并且只有當(dāng)嬰兒完全是母乳喂養(yǎng)時(shí)才有效果。兩項(xiàng)薈萃分析報(bào)告，益生菌對(duì)預(yù)防出生體重極低的嬰兒的NEC或敗血癥無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，即使在這種有前景的預(yù)測(cè)指標(biāo)上，在治療（例如，菌株組成，劑量，給藥方式和益生元的復(fù)合物）以及患者（例如，與出生體重和環(huán)境有關(guān)的基線風(fēng)險(xiǎn)）方面都需要精確。重要的是，益生菌對(duì)宿主腸道微生物組發(fā)展的長(zhǎng)期影響及其對(duì)腸道免疫，代謝和解剖發(fā)育的影響值得進(jìn)一步研究。

急性呼吸道感染

      一些系統(tǒng)評(píng)價(jià)和meta分析表明，益生菌可有效降低兒童、成人、老年人甚至運(yùn)動(dòng)員的普通感冒，呼吸道感染和流感樣癥狀的嚴(yán)重程度，持續(xù)時(shí)間和發(fā)病率。然而，在這些meta分析中，證據(jù)質(zhì)量較低，并且關(guān)于治療效果在各個(gè)研究之間存在顯著的異質(zhì)性。一項(xiàng)關(guān)于兒童和成人的meta分析研究中，認(rèn)為益生菌可能會(huì)降低呼吸道感染的嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間，但不會(huì)降低其發(fā)病率。這些差異有時(shí)可能源于主觀評(píng)估結(jié)果，或從抗生素治療期間等推斷疾病持續(xù)時(shí)間。當(dāng)治療組基線不同時(shí)（例如，年齡和先前感染的數(shù)量），未經(jīng)調(diào)整的結(jié)果也可能導(dǎo)致差異。在因果水平上，也同樣非常需要數(shù)據(jù)解釋，胃腸道的益生菌是如何對(duì)遠(yuǎn)端器官的疾病產(chǎn)生影響的。

腸道定植

      益生菌是如何維持微生物穩(wěn)態(tài)和其胃腸道黏膜定植能力，以及它們的定植是否對(duì)宿主有益，都是懸而未決的問(wèn)題。益生菌菌株定植與腸上皮層可能在機(jī)制的解釋上至關(guān)重要，比如實(shí)現(xiàn)宿主- 微生物相互作用，例如接觸依賴性免疫調(diào)節(jié)，有效濃度的代謝物分泌和粘液層修飾。這個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的爭(zhēng)論主要由兩個(gè)問(wèn)題組成，如下所述。

補(bǔ)充益生菌期間對(duì)腸道粘膜的定植

      益生菌在食用過(guò)程中是否會(huì)在腸粘膜中定植？令人驚訝的是，這個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題直到最近才在人類中被全面研究。關(guān)于益生菌定植的大多數(shù)研究，都是評(píng)估糞便中益生菌的豐度推斷出來(lái)的，并沒(méi)有直接研究這是否能夠真正反映它們的定植能力。與糞便評(píng)估一樣，益生菌在體外對(duì)人體GI細(xì)胞的粘附性并不是一個(gè)良好的指標(biāo)，因?yàn)轶w外環(huán)境中缺乏大量的宿主和微生物相關(guān)因子。

      在一些對(duì)人類和豬的研究中，通過(guò)內(nèi)窺鏡檢查可以對(duì)定植于粘膜的益生菌進(jìn)行直接定量。其中一些研究表明，僅在少數(shù)個(gè)體中觀察到，益生菌可以在補(bǔ)充期間甚至在補(bǔ)充后從各種GI器官中分離，而其他的則顯示出非常有限的以及多變的定植模式。值得注意的是，在這些研究中通過(guò)培養(yǎng)或16S rDNA技術(shù)評(píng)估益生菌的存在，但這一方法很難去區(qū)分與益生菌與那些相同種屬的共生菌。

在給與4種最廣泛使用的益生菌（或安慰劑）的之前和之后，通過(guò)結(jié)腸鏡和胃鏡進(jìn)行宏基因組評(píng)估，在60%的個(gè)體中發(fā)現(xiàn)有粘膜相關(guān)益生菌的擴(kuò)增，其他的40%存在定植抵抗現(xiàn)象，即使通過(guò)qPCR檢測(cè)。粘膜結(jié)合程度與糞便中益生菌菌株的增多無(wú)關(guān)，這可以通過(guò)宿主和微生物的基線因子的組合來(lái)預(yù)測(cè)，突出了為個(gè)體定制益生菌的潛在未來(lái)前景。有趣的是，將糞便微生物組從“抗性”或“敏感”的人類移植到無(wú)菌（GF）小鼠中，重現(xiàn)了益生菌定植的易感性，表明存在微生物介導(dǎo)的定植抗性機(jī)制。

      關(guān)于非定植依賴性益生菌對(duì)宿主的影響，例如對(duì)食物消化的影響，值得更進(jìn)一步的研究。在上述研究中發(fā)現(xiàn)，即使在'抗性'個(gè)體的有效的攝入期間，在腸腔中也未檢測(cè)到益生菌菌株，這表明暫時(shí)和/或持續(xù)定植的粘膜相關(guān)益生菌，可以作為腔細(xì)菌的重要儲(chǔ)存庫(kù)。

益生菌補(bǔ)充后持續(xù)存在于腸道粘膜

      在停止食用后，益生菌是否會(huì)持續(xù)定植于腸粘膜？即使在敏感的個(gè)體中，仍然不清楚在停止補(bǔ)充益生菌后仍可維持定植。在飼喂含有五種益生菌菌株的發(fā)酵乳制品（FMP）的大鼠中，所有菌株在喂養(yǎng)期間都由糞便排出，但有一部分大鼠在停止補(bǔ)充益生菌2天后，仍然繼續(xù)排出其中的一種（乳酸乳球菌CNCM I-1631）。將敏感或抵抗大鼠的不同微生物組轉(zhuǎn)移至無(wú)菌大鼠，傳遞了供體的定植敏感性。

      在接受益生菌補(bǔ)充劑的人中，在糞便樣品中可檢測(cè)到的益生菌排出，其在停止補(bǔ)充后減少，已有的研究有嬰兒雙歧桿菌35624，動(dòng)物乳雙歧桿菌Bb-12，嗜酸乳桿菌R52，干酪乳桿菌DN-114 001，約氏乳桿菌La1，植物乳桿菌299v109，羅伊氏乳桿菌DSM17938，鼠李糖乳桿菌（LGG，R11,19070-2）和乳酸桿菌salivarius CECT5713。然而，在大多數(shù)研究中，隨訪時(shí)間都限于停止補(bǔ)充后的1-2周。長(zhǎng)期隨訪模式發(fā)現(xiàn)菌株和個(gè)體均存在持久的變異性。在停止益生菌兩個(gè)月后，十個(gè)個(gè)體中僅有一個(gè)檢測(cè)到鼠李糖乳桿菌，而三分之一的個(gè)體停藥后6個(gè)月仍有長(zhǎng)雙歧桿菌的排出。在補(bǔ)充有上述五菌株FMP的人中也觀察到了個(gè)體和菌株的特異性排出，其中僅有乳酸乳球菌CNCM I-1631在停止后5周在糞便樣品中排出。

活性機(jī)制

益生菌可通過(guò)多種機(jī)制發(fā)揮作用，包括誘導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)，保護(hù)免受生理應(yīng)激，抑制病原體，微生物組調(diào)節(jié)和改善腸上皮的屏障功能（圖2）。這些益生菌機(jī)制的研究經(jīng)常受到幾個(gè)主要限制，包括嚴(yán)重依賴細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，這些細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)不能反映復(fù)雜的胃腸粘膜微環(huán)境中微生物- 微生物以及微生物- 宿主相互作用，因此通常在體內(nèi)試驗(yàn)中無(wú)法重復(fù)。這些研究的其他局限性主要體現(xiàn)在，與人類中觀察到的相比，外源性益生菌在小鼠胃腸粘膜中的定殖能力差。宿主在功能上的不一致是顯著的，例如給與小鼠人類的共生物質(zhì)，可導(dǎo)致對(duì)小鼠免疫系統(tǒng)、宿主代謝組不同的影響。重要的是，一些益生菌性狀可以均勻地存在種屬中，例如雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬產(chǎn)生β-半乳糖苷酶，其可以補(bǔ)償乳糖酶不足，而其他性狀可以是物種甚至菌株特異性，或者需要益生菌菌株之間的相互作用。已經(jīng)提出幾種益生菌的發(fā)揮效能的主要機(jī)制如下所述。

圖2. 益生菌與宿主及其微生物之間的相互作用

免疫調(diào)節(jié)

      許多研究表明益生菌對(duì)免疫相關(guān)基因，炎癥通路活性和免疫標(biāo)記物水平的表達(dá)有影響，包括調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞NF-κB，絲裂原活化蛋白激酶（MAPK），Akt（也稱為磷脂酰肌醇3-激酶，PI3K），過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體-γ，CRP，白細(xì)胞介素（IL）-6，IL-8，腫瘤壞死因子（TNF）-α，IL-1β和干擾素γ（IFN-γ），通過(guò)多種互相依賴的機(jī)制聯(lián)系在一起。有趣的是，在一些研究中，活細(xì)菌和死細(xì)菌對(duì)基因表達(dá)有不同的影響，這表明細(xì)胞表面和活性分子都可能影響腸道轉(zhuǎn)錄組。益生菌對(duì)宿主的免疫影響的其他例子，包括乳桿菌介導(dǎo)的toll樣受體2（TLR2），通過(guò)脂磷壁酸（LTA）刺激TNF-α分泌；長(zhǎng)雙歧桿菌可介導(dǎo)接觸依賴性IL-10的分泌，細(xì)胞表面胞外多糖（sEPS）在長(zhǎng)雙歧桿菌36524中調(diào)節(jié)腸道和肺部促炎細(xì)胞因子和T輔助細(xì)胞17（TH17）反應(yīng)。在LGG中的SpaCBA，其介導(dǎo)與腸粘液的體外粘附和對(duì)TLR2依賴性的TNF-α，IL-6，IL-10和IL-12的調(diào)節(jié)。

其他例子，包括LGG誘導(dǎo)活性氧物質(zhì)的產(chǎn)生以及隨后通過(guò)SpaC介導(dǎo)的對(duì)腸上皮的粘附，從而抑制TNF-α誘導(dǎo)的腸NF-κB活化;來(lái)自L. salivarius Ls33的肽聚糖，而不是來(lái)自于嗜酸乳桿菌NCFM，依賴于（NOD2）-IL-10的方式保護(hù)小鼠免受化學(xué)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎;嗜酸乳桿菌L-92與M細(xì)胞結(jié)合，通過(guò)SlpA進(jìn)行免疫調(diào)節(jié); B. infantis 35624可以在人體中誘導(dǎo)TLR2依賴的T調(diào)節(jié)細(xì)胞產(chǎn)生;B. animalis lactis Bb-12可以誘導(dǎo)IgA的分泌?？偟膩?lái)說(shuō)，上述大多數(shù)例子都說(shuō)明了，宿主細(xì)胞和益生菌之間的物理距離及接觸的必要性，從而促進(jìn)促炎和抗炎反應(yīng)的產(chǎn)生 ，突出了益生菌發(fā)揮作用的環(huán)境的重要性。這些結(jié)果到底在益生菌定植的個(gè)體中發(fā)揮怎樣的作用，值得進(jìn)一步的演技。

對(duì)病原體的抵抗力

已報(bào)道，益生菌可以通過(guò)附著于上皮細(xì)胞來(lái)抑制病原體的定植，并阻止病原體的粘附。使用培養(yǎng)和動(dòng)物模型的方法，已發(fā)現(xiàn)沙門(mén)氏菌、嗜酸乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌LF33、嗜酸乳桿菌A4可以通過(guò)上調(diào)粘蛋白-2（MUC2），IL-8，IL-1β和TNF-α來(lái)拮抗大腸桿菌O157：H7與腸上皮細(xì)胞的粘附。另外發(fā)現(xiàn)幾種雙歧桿菌屬可以在體內(nèi)產(chǎn)生乙酸鹽，通過(guò)PH調(diào)節(jié)抑制產(chǎn)志賀毒素的大腸桿菌O157：H7。一些乳酸菌可以產(chǎn)生具有抗菌活性的細(xì)菌素。例如，唾液乳桿菌UCC118產(chǎn)生Abp118細(xì)菌素可保護(hù)小鼠免受單核細(xì)胞增生李斯特菌的感染。其他機(jī)制可能涉及群體感應(yīng)（QS）的破壞。例如，嗜酸乳桿菌La-5抑制自誘導(dǎo)劑-2（AI-2）并在體外降低大腸桿菌O157：H7的某些毒力因子的表達(dá);嗜酸乳桿菌GP1B在體外抑制艱難梭菌的AI-2活性，對(duì)艱難梭菌感染的小鼠給藥可提高其存活率;羅伊氏乳桿菌RC-14產(chǎn)生的介質(zhì)干擾金黃色葡萄球菌的QS，從而抑制其毒力，包括毒性休克綜合征毒素-1的表達(dá)。重要的是，QS分子的產(chǎn)生和對(duì)QS信號(hào)的反應(yīng)是病原體和共生菌之間共有的特征;因此，QS信號(hào)的復(fù)雜性和體內(nèi)響應(yīng)的豐度可能與體外實(shí)驗(yàn)不同，并且體內(nèi)QS的產(chǎn)生甚至可以對(duì)共生菌產(chǎn)生抑制作用。

提高屏障功能

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了益生菌可能對(duì)腸屏障功能進(jìn)行調(diào)節(jié)的潛在機(jī)制，這些機(jī)制在其他地方進(jìn)行了綜述報(bào)道。它們包括緊密連接（TJ）蛋白（claudin-1，occludin和ZO-1）的上調(diào)和跨上皮電阻的改善，促進(jìn)粘液分泌（通過(guò)上調(diào)結(jié)腸上皮細(xì)胞中的MUC2，MUC3和MUC1）和丁酸鹽水平的升高，以及微生物組調(diào)節(jié)。這些作用可能由局部分泌的代謝物介導(dǎo)。在小鼠中，HYA在特應(yīng)性皮炎模型中可降低皮膚TNF-α并增加claudin-1，并以GPR40依賴性方式改善病原體誘導(dǎo)的牙齦上皮屏障得破壞。另外有研究報(bào)道，從LGG純化的兩種分泌蛋白（稱為p40和p75）可通過(guò)抑制細(xì)胞因子誘導(dǎo)的上皮細(xì)胞凋亡來(lái)促進(jìn)腸上皮穩(wěn)態(tài)。其他作用的產(chǎn)生可能需要直接的粘膜粘附，如乳桿菌菌株在HT29細(xì)胞153以及MUC2和L中誘導(dǎo)的MUC3表達(dá)。對(duì)粘附的這種要求就可以解釋，為什么在體內(nèi)補(bǔ)充常見(jiàn)的商業(yè)VSL＃3益生菌混合物會(huì)出現(xiàn)其增加粘蛋白分泌的能力之間相互矛盾的結(jié)果。重要的是，當(dāng)試圖在臨床試驗(yàn)中驗(yàn)證這些發(fā)現(xiàn)時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)了不確定的結(jié)果，在一些試驗(yàn)中觀察到益生菌的相關(guān)改善，但在其他試驗(yàn)中卻沒(méi)有。這些差異是否代表早期研究中那些不可知的益生菌定植結(jié)果，仍有待商榷。

其他相關(guān)機(jī)制

商業(yè)益生菌的先決條件之一，包括對(duì)膽汁鹽介導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制的抗性。例如，乳酸桿菌和雙歧桿菌屬可通過(guò)產(chǎn)生膽汁鹽水解酶（BSH）免于膽汁的影響，膽汁鹽水解酶可以從類固醇核心中解離甘氨酸或?；撬?。BSH活性與全身有益的代謝作用有關(guān)，包括減少小鼠體重的增加、血漿膽固醇和肝臟甘油三酯的水平。盡管如此，膽汁酸的去結(jié)合可能導(dǎo)致脂質(zhì)的消化困難和膽結(jié)石的形成，以及葡萄糖耐量降低。

還有人提出，益生菌會(huì)影響腸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)傳導(dǎo)，使宿主產(chǎn)生抗焦慮，抗抑郁作用。用鼠李糖乳桿菌喂養(yǎng)的小鼠中發(fā)現(xiàn)，腦中γ-氨基丁酸（GABA）-A和GABA-B受體mRNA表達(dá)的特異性區(qū)域變化，與皮質(zhì)酮對(duì)壓力和焦慮相關(guān)行為的反應(yīng)減弱相關(guān)，并且在迷走神經(jīng)切斷的動(dòng)物中未發(fā)現(xiàn)此改變。但是在人體試驗(yàn)中此菌株未對(duì)人體產(chǎn)生響應(yīng)的功能改變。在小鼠中，母體高脂肪飲食導(dǎo)致本身和后代的腸道生態(tài)失調(diào)，與后代的社交行為受損具有因果作用（通過(guò)將紊亂的腸道微生物移植到無(wú)菌小鼠中證明）。用羅伊氏乳桿菌ATCC PTA 6475治療，而不是約氏乳桿菌ATCC 33200治療，恢復(fù)了由母體HFD減少的室旁核中的催產(chǎn)素水平，并改善了社會(huì)行為。嗜酸乳桿菌NCFM誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞中μ-阿片類和大麻素受體的表達(dá)，并對(duì)大鼠具有鎮(zhèn)痛作用。

重要的是，在動(dòng)物模型中益生菌的顯著效果并不一定轉(zhuǎn)化為對(duì)人類中，最近一項(xiàng)關(guān)于益生菌對(duì)焦慮的影響的meta分析證明了這一點(diǎn)。因此，盡管益生菌有可能影響腸- 腦軸，但關(guān)鍵的參與分子仍然是未知的，并且如何將動(dòng)物模型中的發(fā)現(xiàn)正確地轉(zhuǎn)化為人類相關(guān)療法是至關(guān)重要的。

與宿主微生物的相互作用

雖然益生菌對(duì)宿主的影響，不一定與它們與宿主微生物組的相互作用有關(guān)，但它們的使用通常與微生物群的有益調(diào)節(jié)以及使紊亂的微生物群恢復(fù)正常相關(guān)，或者保護(hù)宿主抵抗疾病。盡管如此，益生菌調(diào)節(jié)健康個(gè)體中宿主腸道微生物群的程度仍然存在很大爭(zhēng)議。2015年的系統(tǒng)評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)，該研究報(bào)告了7項(xiàng)分析研究中有6項(xiàng)缺乏益生菌對(duì)微生物群影響的證據(jù)，以及早期的系統(tǒng)評(píng)價(jià)其中只有21％發(fā)現(xiàn)存在微生物組的改變。

總體而言，通過(guò)對(duì)補(bǔ)充菌株，劑量和持續(xù)時(shí)間的分析以及對(duì)微生物組分析的方法，大多數(shù)研究并不支持益生菌在服用期間，對(duì)微生物組的組成或功能的調(diào)節(jié)作用。在益生菌相關(guān)微生物組改變的研究中，很難發(fā)現(xiàn)常見(jiàn)的微生物的變化模式。雖然一些研究報(bào)道微生物組改變與健康促進(jìn)作用同時(shí)發(fā)生，但沒(méi)有一種表現(xiàn)出因果關(guān)系，因此，事先聲稱這種微生物的改變是有益的，這是不可能的。

益生菌的未來(lái)

由于益生菌數(shù)據(jù)，堅(jiān)實(shí)的證據(jù)，直覺(jué)和商業(yè)利益，再加上缺乏足夠的醫(yī)學(xué)監(jiān)管使得客觀的解釋幾乎不可能。在這種不幸的情況下，我們希望今年微生物領(lǐng)域的研究，以及新型高通量測(cè)序的方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)能夠使我們了解關(guān)于益生菌的基本概念，并將一些空談的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為與疾病治療相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題（表1）。微生物治療的目標(biāo)應(yīng)該更加認(rèn)真的確定，并應(yīng)考慮一些問(wèn)題。這種改變是由于宿主微生物的調(diào)節(jié)？預(yù)期的益生菌效應(yīng)是菌株特異性的，還是許多益生菌菌株所共有的？非食品級(jí)菌株可以針對(duì)特定的醫(yī)療適應(yīng)癥嗎？例如，為小鼠補(bǔ)充A. muciniphila可預(yù)防飲食誘導(dǎo)的代謝綜合征并防止化學(xué)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎。Fecalibaterium prausnitzii與克羅恩病活動(dòng)，IBS和結(jié)直腸癌呈負(fù)相關(guān)，并且有研究表明其具有保護(hù)小鼠免受化學(xué)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的作用。因此了解益生菌，宿主與其潛在的微生物組之間的相互作用非常重要。

有效的益生菌治療可能需要開(kāi)發(fā)新的方法來(lái)解決定植抗性。這可以通過(guò)開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該算法基于宿主和微生物組的基線特征，來(lái)評(píng)估定植潛力，并且可以更好的實(shí)現(xiàn)患者分層，以及產(chǎn)生適合個(gè)體化的模式。其他方法可包括合理施用'益生元'，定植修飾劑或定制菌株從而抵消共生抑制機(jī)制。對(duì)益生菌菌株組合進(jìn)行全面的評(píng)估，并使用人類微生物組轉(zhuǎn)移到無(wú)菌小鼠的FMT模型，來(lái)評(píng)估長(zhǎng)期益生菌引起的生態(tài)失調(diào)的臨床后果。但是，在抗生素使用后，發(fā)現(xiàn)到益生菌相關(guān)的生態(tài)失調(diào)的潛在負(fù)面影響，也可被用作其他臨床疾病的治療手段。從經(jīng)驗(yàn)的“一刀切”方案轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)體化及定制的方法，本身就需要更好地理解外源性細(xì)菌的定植以及人體腸道表明的定植抵抗作用。但它可能有助于考慮到消費(fèi)者安全的同時(shí)，也可以在特定人群和特定臨床環(huán)境中使益生菌的臨床結(jié)果更加穩(wěn)定和可重復(fù)。

最后，詳盡的大規(guī)模臨床試驗(yàn)的規(guī)劃，降低商業(yè)利益的因素，應(yīng)該是我們主要的關(guān)注點(diǎn)。并且評(píng)估終點(diǎn)應(yīng)該客觀，來(lái)評(píng)估個(gè)體間差異，同時(shí)應(yīng)更好地研究，并報(bào)道和發(fā)表不良反應(yīng)。應(yīng)鼓勵(lì)通過(guò)對(duì)醫(yī)生和消費(fèi)者進(jìn)行無(wú)偏倚的風(fēng)險(xiǎn)和收益評(píng)估，以改善各種臨床環(huán)境下的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策。同時(shí)，數(shù)據(jù)應(yīng)該可以訪問(wèn)并與全球共享，以便在起草或修改指南之前能夠得到可重復(fù)的結(jié)果。益生菌目前缺乏足夠的醫(yī)療監(jiān)管，我們?cè)僭趺磸?qiáng)調(diào)正式的監(jiān)管審批程序?qū)ο乱淮嫔闹匾砸膊粸檫^(guò)，就像其他人類醫(yī)療干預(yù)措施的實(shí)施一樣。

表1. 關(guān)于益生菌的注意事項(xiàng)及這些問(wèn)題的解決策略

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