从作用机制到临床应用，一文详解益生菌与益生元
从作用机制到临床应用，一文详解益生菌与益生元
本文原文发表于2020年4月，虽然文章内容主要基于当时的科学研究，但益生菌和益生元的基本作用机制和临床应用至今仍具有参考价值。
在过去的几十年中，有关肠道微生物组的研究迅速问世，人们了解到益生菌和益生元可以作为改善宿主健康的微生物群管理工具。近期，来自美国国际益生菌和益生元科学协会的Mary Ellen Sanders等人将益生菌、益生元的作用机制与用途进行了总结，并发表在Nature reviews. Gastroenterology & hepatology上。
核心信息：
- 人体肠道菌群对健康至关重要，并与多种疾病有关；
- 某些益生菌、益生元对多种肠道紊乱性疾病的治疗和预防可能是，至少部分是，通过改变微生物群和/或调节其功能而实现的；
- 益生菌微生物通过多种方式起作用，包括调节免疫功能、生产有机酸和抗菌化合物、与常驻微生物群相互作用、连接宿主、改善肠道屏障的完整性、辅助酶的形成等；
- 益生元作为底物，通过被宿主微生物选择性利用而对健康有益；益生元可防御病原体，作用于免疫调节、矿物质吸收、肠道功能、代谢作用和饱腹感等；
- 一些益生菌、益生元的效用得到了强有力的证实，但并非所有产品都得到了认可。
作用机制
益生菌
益生菌的概念在过去的几十年中不断完善、发展。在先前的定义里，益生菌是通过促进（宿主的）肠道微生物平衡，或改善宿主微生物的特性而产生作用的一种活性微生物。然而，根据最新共识，益生菌不仅可通过微生物群介导而产生作用，其它的作用机制也逐渐被人们熟知。益生菌的作用机制可能不限于影响微生物群的观念是对传统观点的突破，鼓励着学者们继续积极探索创新。研究人员们对益生菌机制的探索主要是基于使用体外的动物、细胞培养或离体人体模型而得来的。
图1 益生菌的作用机制
并非所有机制都已在人体中得到证实，也并非所有机制同时存在于某一种益生菌中。不同机制的重要性、优先级由许多因素共同决定，比如说，若肠道存在炎症，则下调炎症介质和增加上皮屏障功能的机制可能发挥着更重要的作用。但对于肠道蠕动能力的调节，增加短链脂肪酸（SCFA）和增加结肠水合作用的机制可能更为重要。
总的来说，益生菌的调节功能可通过以下几点来实现：
- 调节免疫功能
- 生产有机酸
- 与肠道菌群的相互作用
- 通过细胞表面结构的介导而发生益生菌与宿主的相互作用
- 改善屏障功能
- 生产可作用于局部或全身的小分子
- 生产酶
- 作用于定植抗力
益生元
益生元主要是碳水化合物，但许多其它物质也能发挥益生元的作用。比如不溶于水的可可粉（多酚），已在肠道模型中被证实能显着增加双歧杆菌，乳酸杆菌和丁酸酯的产生。益生元作用于机体的方式如图2所示：
图2 益生元作用于机体的方式
总的来说，益生元可对机体产生如下作用：
- 防御病原体
- 调节免疫
- 增加矿物质吸收
- 改善肠道功能
- 调节代谢作用
- 影响饱腹感
临床应用
益生菌
有证据支持，在儿童和/或成年人中，益生菌使用的适应证如下：
- 坏死性小肠结肠炎
- 抗生素相关腹泻
- 幽门螺杆菌感染
- 排便频率异常
- 婴儿腹绞痛
- IBS、急性腹泻
- 艰难梭菌相关性腹泻的预防
- 新生儿败血症的预防
注意：没有任何官方性的指南共识建议在成年人中使用益生菌。目前已存在的益生菌在儿童中使用的临床指南如表1所示：
疾病 | 建议 |
|---|---|
坏死性小肠结肠炎 | T |
抗生素相关性腹泻 | T |
幽门螺杆菌感染 | T |
排便频率异常 | T |
婴儿腹绞痛 | T |
IBS | T |
急性腹泻 | T |
艰难梭菌相关性腹泻的预防 | T |
新生儿败血症的预防 | T |
值得关注的是，一项2019年的荟萃分析发现，益生菌的使用能潜性地减少儿童的抗生素利用率。也有一些证据认为益生菌能通过肠道作用，减少上呼吸道感染发生的几率和时长。
益生元
整体而言，益生元有效性的证据强度低于益生菌。益生元有效性证据强度最高的运用属于益生元婴儿配方奶。特定比例的益生元混合物可以使婴儿的呼吸道感染水平降低至母乳喂养的婴儿的水平。
益生元在成人中的应用的有效性证据则相当少。但也有一项纳入了159名健康志愿者的安慰剂对照、随机、双盲研究发现，GOS（低聚半乳糖，一种益生元）能降低成人腹泻的几率。此外，益生元类食品能通过增加饱腹感而帮助减少热量的摄入，是潜在的减重手段。但学术界对此存在争议。
目前有一些证据表明炎症疾病（如IBD）患者的粪便菌群不同于健康人群，虽然尚不清楚这背后的原因，但益生菌或益生元的干预有望通过调节肠道菌群而控制症状。
参考文献：
[1] Sanders ME，Merenstein DJ，Reid G.et al.Probiotics and prebiotics in intestinal health and disease: from biology to the clinic. Nature reviews. Gastroenterology & hepatology.2019 , 16 ( 10 ) ：605-616.
[2] Cameron D，Hock QS，Kadim M.et al.Probiotics for gastrointestinal disorders: Proposed recommendations for children of the Asia-Pacific.World journal of gastroenterology.2017 , 23 ( 45 ) ：7952-7964.