益生菌的安全性：大肠杆菌Nissle 1917菌株的潜在遗传毒性研究
益生菌的安全性：大肠杆菌Nissle 1917菌株的潜在遗传毒性研究
【导读】近年来，益生菌因其对人类健康的潜在益处而广受欢迎。然而，随着其应用范围的不断扩大，益生菌的安全性问题也日益受到关注。意大利卡塔尼亚大学助理教授Luca Falzone在《Gut Microbes》期刊发表的综述文章，对产大肠杆菌素的大肠杆菌Nissle 1917菌株的潜在遗传毒性进行了全面概述，为益生菌的安全使用提供了重要参考。
综述背景
人类微生物群是存在于人体不同部位的多种微生物群落，在维持人类健康方面发挥着核心作用。这个复杂的生态系统影响着各种生理过程，包括消化、免疫功能、新陈代谢，甚至神经系统健康。微生物群的组成和多样性与许多疾病有关，从胃肠道疾病到肥胖和心理健康问题。因此，了解影响微生物群组成的因素和促进平衡的微生物群对健康至关重要。
研究表明，施用特定微生物可促进微生物群稳态，从而促进人类健康。这种微生物通常被称为益生菌，它们是活的细菌或酵母，当摄入足够量时，可以为宿主提供健康益处。益生菌常见于某些食物和膳食补充剂中，包括多种细菌菌株，如乳酸杆菌、乳酸杆菌和双歧杆菌属。益生菌可以提高肠道微生物群的多样性和稳定性，有助于宿主体内平衡。这些有益效果主要是通过战胜有害细菌、为有益物种创造更有利的环境以及影响肠道的免疫反应来实现的。
作为活的微生物，益生菌代谢并产生帮助宿主解毒有害化合物或抵消病原体粘附的物质。益生菌代谢的产物被定义为后生元，包括所有具有生物功能的生物活性化合物。这些化合物包括短链脂肪酸（SCFA）、肽、酶和各种代谢物。值得注意的是，后生元可能对益生菌消费的健康益处做出重大贡献。它们调节免疫反应，增强肠上皮屏障（IEB），并具有抗炎和抗氧化作用。
尽管益生菌和后生元具有许多健康益处，但它们可能会产生在某些情况下可能发生的潜在不利影响。事实上，据报道，免疫功能低下或已有健康状况的人服用益生菌会导致感染。对于免疫系统较弱的人来说尤其如此，例如儿科患者、移植受者或接受化疗的患者。在这些情况下，益生菌，如一些乳酪杆菌属、双歧杆菌或枯草芽孢杆菌菌株，与感染有关，包括严重的败血症。不太严重的负面影响包括腹胀、消化不良和胀气。然而，这些症状通常是短暂的，当肠道微生物群适应时会减轻。在极少数情况下，益生菌的给药会导致过敏反应，表现为不同的症状，例如皮疹、瘙痒和肿胀。
此外，益生菌可能会通过与宿主的相互作用来改变伴随治疗的效果，尤其是那些基于免疫抑制药物或抗生素给药的治疗，从而干扰它们的疗效。尽管有这些罕见的不良反应，但对于使用众所周知且经过广泛测试的益生菌的安全性，如鼠李糖乳杆菌 GG、嗜酸乳杆菌、唾液乳杆菌、布拉酵母菌、长双歧杆菌等，人们已经达成了普遍共识。值得注意的是，后生元也显示出对人类健康的负面影响。一些后生元也可能通过增强或抑制免疫反应来调节自身免疫性疾病患者的免疫系统，从而产生不利影响。更重要的是，细菌和益生菌可能参与有害代谢物和代谢副产物的产生。一项全面的宏基因组研究确定了117种分泌组胺的细菌，这些细菌在炎症性肠病（IBD）患者中显着丰富，这些细菌会引起组胺敏感性，诱发头痛、瘙痒和消化不适等症状。在这种情况下，某些益生菌可以参与组胺的产生和代谢，通过激活组胺 H2 受体来减少肠道炎症。其他研究表明，一些益生菌会产生遗传毒性代谢物，如大肠杆菌素，或与抗生素耐药元件的传播有关。
大多数人可以安全地将益生菌和后生元纳入他们的饮食中，而不会产生不利影响。但是应考虑特定风险，尤其是对于弱势群体，包括免疫系统较弱、既往健康状况、过敏或幼儿的个体。尽管益生菌和后生元具有潜在的好处，但它们的安全性是一个日益令人担忧的问题。此外，益生菌未被美国食品和药物管理局（FDA）和欧洲药品管理局（EMA）或其他机构归类为药物。这种分类对评估和监管益生菌的安全性和有效性提出了挑战。不良事件的病例报告强调了标准化测试和稳健质量控制的必要性，以确保益生菌可以安全食用（尤其是在弱势群体）。因此，益生菌不断发展的格局凸显了严格的安全评估和监管框架的必要性，以解决其作为活微生物而不是传统药物的独特性质。
综述内容
- 肠道菌群在人类健康和疾病中的作用
- 益生菌预防和补充疗法
- 后生元、代谢物及其潜在应用
- 益生菌安全性
- 大肠杆菌 Nissle 1917的“奇特”案例
图文赏析
图 1 肠道微生物群优生和菌群失调的主要影响。
图 2 用于评估益生菌安全性的流程
1）益生菌安全性评估的第一步是候选益生菌的全基因组测序 （WGS），以在菌株水平上建立细菌身份并检索基因组数据。2）文献的分析修订可能是一个有用的基准，以获取有关给药途径、对宿主健康的影响、摄入量水平以及任何潜在副作用的信息。3）益生菌抗生素耐药性的评估与使用候选菌株作为补充剂有关，因为它可以直接或间接转移到病原菌，增强它们的定植能力和对治疗的耐药性评估。4）不仅应基于分类学鉴定和毒力或毒素产生的证据，还应得到短期和长期体外和体内研究的支持，以调查作用机制和潜在副作用被研究的菌株。5）益生菌补充剂的生产过程必须在符合良好生产规范 （GMP） 的设施中进行，确保这些产品的质量、效力和纯度，包括不含微生物和化学污染物。
图 3 pks基因组岛（ClbA – ClbS）和大肠杆菌素生物合成的结构。
总结与意义
随着益生菌用于治疗目的的增加，必须仔细评估潜在有害益生菌的效果。这篇叙述性综述文章报告了最相关的体外和体内研究的结果，这些研究调查了益生菌的广泛应用及其对人类健康的影响，解决了因抗生素耐药性和致病因子的存在而引起的担忧，重点是EcN的聚酮合酶（pks）致病岛。文章讨论的文献数据鼓励对益生菌EcN那样进行彻底分析以识别潜在的有害因素，其中观察到大肠杆菌素（一种次生代谢物）的潜在遗传毒性作用。虽然一些研究表明EcN对胃肠道健康是安全的，但相互矛盾的发现突出了进一步研究以阐明其安全性并优化其在治疗中的使用的必要性。总体而言，此处提供的数据表明，对益生菌不断变化进行全面评估对于做出循证决策并确保其在人类中的正确使用至关重要。