益生菌的免疫调节作用及其在肠道疾病治疗中应用的研究进展

郭晓敏，杨桂连，王春凤

（吉林农业大学动物科学技术学院动物微生态研究室，吉林 长春 130118）

肠道是机体最大的免疫器官，而肠黏膜是执行局部特异性免疫反应的场所，其免疫基础是肠道相关淋巴组织（gut associated lymphoid tissue，GALT），GALT是黏膜免疫反应主要的诱导和效应部位［1］。研究［2］发现：摄入细菌能帮助免疫系统特别是GALT成熟；而摄入非致病性细菌能帮助GALT成熟并减少感染的几率。益生菌是机体肠道共生菌群的重要组成部分［3］，对机体无致病性，根据联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）在2001年给出的定义：益生菌是活的微生物，当机体摄入足够量时，可对机体产生有益作用［4］。益生菌可以调节宿主肠道内菌群平衡；作用于肠道，刺激机体特异性或非特异性免疫［5］；通过分泌不同的细胞因子，达到调节机体免疫系统的目的［6］；益生菌对治疗肠道疾病也发挥有益作用。本文作者将益生菌的免疫调节作用及在治疗肠道疾病中的应用进展综述如下。

1 益生菌的免疫调节作用

免疫是指机体免疫系统识别自己与异己物质，并通过免疫应答排除抗原性异物，以维持机体生理平衡的功能。免疫分为非特异性免疫和特异性免疫。

1.1 益生菌调节非特异性免疫

益生菌能增强非特异性免疫的功能，包括中性粒细胞的吞噬活性和NK细胞的细胞毒性，2种细胞的活化也可能与益生菌的抗感染和抗癌能力有关，而巨噬细胞是引起机体非特异性免疫的重要因素，可分泌细胞因子，促进免疫细胞的增殖、分化或增强免疫反应［7］。有研究［8］表明：益生菌可激活巨噬细胞的产物，例如鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）HN001能使人体内NK细胞数量增多，干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）能增强NK细胞的细胞毒性［9］。此外，益生菌的细胞壁成分如脂磷壁酸（lipoteichoic acid，LTA），能刺激巨噬细胞通过表面吞噬作用受体如toll样受体（Toll－like receptors，TLRs）分 泌TNF－α和IL－10［10］。TLR由髓单核细胞、内皮细胞和黏膜上皮细胞表达，用于机体识别致病微生物，例如TLR2识别革兰阳性菌和LTA，TLR4识别革兰阴性菌和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）。最近，Ryu等［11］报道：纯化的LTA通过TLR2活化巨噬细胞，能刺激不同动物模型NO的产生和TNF－α的分泌。

1.2 益生菌调节特异性免疫

特异性免疫分为细胞免疫和体液免疫，细胞免疫是以淋巴细胞中的T细胞为核心的免疫应答反应，体液免疫是以特异性抗体（IgA、IgG、IgM、IgE和IgD）起主要作用的免疫应答反应。在特异性免疫中，益生菌通过刺激机体产生细胞因子来刺激B细胞分泌IgA，增加机体IgG的分泌，抑制IgE的产生，活化辅助性T淋巴细胞和巨噬细胞等进行调节。不同益生菌诱导产生的细胞因子也不同。例如，人类上皮细胞系Caco－2与干酪乳杆菌DN－114001预培养后，通过抑制核转录因子κB（nuclear factor kappa B，NF－κB）的活化来抑制肠道志贺杆菌感染［12］。NF－κB调控细胞因子的转录和释放，其活化可以导致细胞因子大量表达，从而引起炎症反应。VSL＃3（包含8种不同的益生菌：嗜酸乳杆菌、德氏乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、长双歧杆菌、婴儿长双歧杆菌、短双歧杆菌和嗜热乳链球菌）能增加人类结肠上皮细胞系LS174T的黏蛋白分泌量，并在大鼠结肠循环中，提高肠上皮细胞的屏障作用［13］；同时产生可溶的化合物，通过蛋白酶体抑制剂抑制小鼠内皮细胞NF－κB抑制剂I－κB的退化。这些实验同时也能证明：一些益生菌株直接作用于肠道上皮细胞（intestinal epithelial cells，IECs），维持上皮屏障的完整性。此外，VSL＃3可诱导细胞因子的成熟和在体外的表达，显著促进辅助性Th1、Th2和Th3型细胞产生免疫应答［14］，产生IL－10，加快促炎性因子IL－12的排出，因此可用于治疗炎性肠病。

小鼠饲喂尼氏大肠杆菌1917（ECN）后，抑制外周血T细胞的周期进程和扩张，增加IL－10的分泌量，减少TNF、IFN－γ和IL－2分泌量［15］；而干酪乳杆菌可以下调LPS诱导的IL－6和IFN－γ分泌量［16］；鼠李糖乳杆菌GG株（LGG）通过活化抗细胞凋亡蛋白激酶诱导产生TNF－α来抑制小鼠结肠上皮细胞凋亡，在小鼠脾细胞中则增加IL－6的分泌量，上调黏膜表面的IgA抗体水平［17］，同时降低TNF－α水平。LGG还能促进人类单核细胞来源的树突状细胞（dendritic cells，DCs）特异性成熟，刺激低产量的TNF和 CCL20适度表达［18］。

1.3 益生菌的免疫调节作用机制

益生菌可以进行免疫调节，主要与机体特异微生物或与肠上皮细胞的相互作用有关［19］，通过在肠道表面定殖、竞争性抑制肠道潜在病原菌的定殖能力、稳定肠道黏膜屏障、调节肠道微生物［20］、作用于DCs和T细胞向Th1极化作用的相变［21］、调节细胞间传递信号NF－κB的作用及增强NK细胞的活力［22］等对肠道黏膜免疫功能和免疫应答进行调节。

肠道中的微生物与IECs直接接触，通过与派尔氏结（Peyer’s Patches，PP）内的免疫细胞、肠道固有层淋巴组织和上皮内淋巴细胞的相互作用，参与启动和调控黏膜免疫反应。

一些益生菌直接进行免疫调节作用，其首先黏附于IECs并识别其表面受体，触发一系列的免疫防御机制。或者通过PP结中的细胞转运至皮下圆顶区的免疫细胞中，也能通过活化的上皮膜泡转运至肠细胞和M细胞（具有抗原转运功能）中，诱导细胞因子的分泌和表达。另一些益生菌可以促进DCs的成熟。DCs通过上皮紧密连接延伸树突，直接对肠道中的益生菌进行加工［23］，诱导T细胞参加免疫反应，从而刺激IL－10和IL－12的分泌。因此益生菌通过肠道屏障的转运，其自身增殖到一定数目或裂解后释放的抗原物质（脂多糖、肽聚糖和DNA等）［24］，能刺激机体的特异性或非特异性免疫系统。

2 益生菌在肠道疾病治疗中的应用

益生菌的功能包括刺激免疫系统、预防并减少腹泻的强度和持续时间、改善矿物质的吸收、增加肠动力［25］、稳定肠道屏障、调节肠道生理功能和减少疼痛知觉等，并能通过抑制NF－κB的活化抑制肠道免疫系统的炎性反应、增加NK细胞活性、诱导细胞因子分泌和加快成熟等调节肠道免疫，因此服用益生菌已成为预防和治疗肠道疾病的一种新方法。

2.1 益生菌治疗炎性肠病（inflammatory bowel diseases，IBD）

炎症过程是对各种刺激如感染或组织损伤的生理反应，一些疾病中致炎因子的持续激活和免疫系统的不耐受可能会导致慢性炎症如IBD［26］。IBD患者可能出现腹痛、腹泻、肠梗阻、腹部绞痛、便血或体质量减轻等症状，影响世界总人口的3%～15%，其原因可能是过敏、免疫紊乱和遗传倾向等。目前尚无已知药物可治愈IBD，但益生菌的免疫调节作用可以增加对IBD的治疗效果，通过减少肠道抗原、平衡肠道菌群来维持肠道屏障的作用，减少免疫应答介质的分泌［27］，减轻IBD的症状，甚至可以长期缓解其症状［28］。例如，针对益生菌抗发炎特性及其对促炎性细胞因子的抑制性能进行实验，在小鼠慢性IBD模型中，干酪乳杆菌代田株能下调促炎细胞因子如IL－6和NF－κB的表达水平［29］。

2.1.1 益生菌治疗溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）益生菌的免疫调节作用多表现在能下调UC患者炎症肠段组织中促炎性细胞因子的表达。TNF－α是与UC发病关系最密切的促炎因子，监测TNF－α的水平对UC的诊断、分期、判定病变活动情况及严重程度有重要意义。而NF－κB、IL等可引起炎症反应，最终导致肠黏膜损伤。有研究［30］表明：服用3种双歧杆菌混合物（日本产品BFM，由短双歧杆菌、两岐双岐杆菌和嗜酸乳杆菌YIT 0168组成）后，NF－κB、IL－1和TNF的水平比使用安慰剂组低，而IL－10水平增高，其缓解疼痛效果也优于安慰剂组［30］。李云燕等［31］研究发现：嗜酸乳杆菌可增加结肠黏液细胞数量和黏蛋白含量，促进MUC2的基因表达，且与嗜酸乳杆菌剂量呈正相关关系。颜玉等［32］研究发现：采用乙酸UC大鼠模型，益生菌与美沙拉嗪联合用药可有效降低 NF－κB、TNF－α表达，较单独用药组治疗效果更好。王旭霞等［33］采用DSS诱发大鼠UC模型，给予双歧杆菌治疗后大鼠血清中的促炎因子IL－6、IL－8和TNF－α均有明显降低，说明双歧杆菌可通过降低肠道通透性，调节抑制细胞因子，对大鼠DSS结肠炎肠道黏膜发挥保护作用。

2.1.2 益生菌治疗结肠袋炎 在治疗结肠袋炎时，进行回肠－直肠吻合术同时口服VSL＃3的患者特异性提高了黏膜调节性T细胞的数量，证明益生菌在此类疾病中对免疫调节机制起有益作用［34］。同时，Corthesy 等［35］研究发现：乳杆菌和双歧杆菌能抑制IL－1β、TNF－α和 NF－κB的转录，抑制结肠炎小鼠中IL－1β和IL－6的翻译。

2.1.3 益生菌治疗克罗恩病（Crohn＇s disease，CD） 益生菌有减轻和预防CD复发的作用。干酪乳杆菌通过特异性下调关键促炎介质能够抵消大肠杆菌对发炎黏膜的促炎作用［36］。益生菌的免疫调节功能已经用于治疗儿童CD。益生菌LGG可改善CD患儿的肠屏障功能［37］，其与抗炎药物美沙拉嗪联合应用能延长UC的无复发时间。Lin等［38］和Steed等［39］用罗伊氏乳杆菌 ATCC PTA 6475通过抑制MAP激酶调节C－Jun和转录因子AP－1的活化，抑制人类促炎性因子TNF，进而缓解CD，减少组织学损害。目前，益生菌治疗CD机制和CD的发病机制尚不完全了解，仍需进行更多的随机临床实验。

2.2 益生菌治疗肠易激综合征（irritable bowel syndrome，IBS）

IBS是一种功能性肠道失调，有腹痛或不适，伴随便秘或腹泻症状。普遍认为IBS由社会心理学因素、肠动力失调、肠道功能脆弱、神经递质失衡和感染引起。根据动物模型和人类肠切片分析，益生菌对这些症状有潜在治疗作用，益生菌可以诱导肠上皮细胞表达黏蛋白，抑制致病菌黏附和向肠黏膜内移位，避免肠道免疫细胞激活和炎性因子释放，抑制炎症发展［40］。Quigley等［41］应用婴儿双歧杆菌可以使IBS患者的IL－10／IL－12比例失调恢复正常，并且减轻其症状。Kajander等［42］也发现：组合益生菌比单独菌株治疗效果更好，同时，这些菌株（LGG、Lc705株、费氏、薛氏丙酸杆菌和短双歧杆菌Bb99）可缓解IBS所有症状，使肠道菌群稳定，胃肠胀气和腹痛显著减轻。

2.3 益生菌治疗腹泻

口服益生菌能缩短抗生素相关性腹泻（antibioticassociated diarrhea，AAD）的持续期，降低其发病频率。AAD发病率占世界范围5%～30%，大部分抗生素都能诱导产生AAD，尤其是氨基青霉素疗法和氨基青霉素联合克拉维酸、头孢菌素及克林霉素疗法。治疗AAD时，益生菌联合抗生素疗法可显著降低AAD发病率［43］。而布拉酵母菌是治疗AAD最有效的益生菌，已有研究证明：益生菌LGG对AAD患儿有效。AAD的预防和治疗效果主要与益生菌株有关。

3 结 语

随着生物科学的发展，益生菌的应用越来越广泛，其促进健康和对传染病及肠道失常的预防和治疗作用也被人们所认识。此外，越来越多的临床试验和体外研究均表明：益生菌在治疗腹泻、刺激免疫、增强肠道屏障和缓解肠道炎症等方面有重要作用。但是每种益生菌的作用机制尚不明确，这与益生菌的活化机制和肠道疾病的发病机制信息缺乏有关，所以仍需进一步研究明确。

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