益生菌在炎症性肠病中的治疗作用

薛爱娟，黄瑛

复旦大学附属儿科医院消化科,上海 201102



·综述·

益生菌在炎症性肠病中的治疗作用

薛爱娟，黄瑛

复旦大学附属儿科医院消化科,上海 201102

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn’s disease，CD)。随着对肠道微生物群在IBD发病机制中作用的认识不断深入，近年来益生菌广泛应用于IBD治疗。大量临床试验结果表明，益生菌治疗IBD的疗效主要体现在对UC和贮袋炎的治疗，对CD的疗效不明确。益生菌治疗IBD可能通过促进肠道微生物群平衡、改善肠道屏障功能、调节肠道黏膜免疫及营养物质代谢等途径。

益生菌；炎症性肠病；溃疡性结肠炎；克罗恩病

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是一组病因未明的慢性非特异性肠道炎性疾病，主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)、克罗恩病(Crohn’s disease，CD)。IBD在我国的发病率呈逐年升高趋势，探讨其发病机制及寻找新的治疗手段一直是该病研究领域的热点。随着对肠道微生物群在IBD发病机制中作用的认识不断深入，目前IBD的治疗在调整肠黏膜免疫的同时也开始关注应用益生菌改善肠道功能。现就益生菌在IBD中的治疗作用进行综述。

1　肠道微生物群

肠道微生物群是寄居于人体胃肠道的大量微生物群落的集合，包括细菌、真菌和病毒等。其中主要微生物群组包括革兰阴性菌中的拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形杆菌门(Proteobacteria)，以及革兰阳性菌中的放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicute)[1]。胃肠道各部位的pH值、蠕动及组织中的氧化还原能力等的不同使细菌在胃肠道中的分布各异：胃内主要是少量需氧抗酸性细菌；空肠以需氧菌为主；回肠细菌较多，以厌氧菌为主；结肠内细菌最多，厌氧菌占绝对优势[1]。在同一肠段，细菌按类别在空间上形成3个生物层[2]：由乳酸杆菌、双歧杆菌等厌氧菌组成膜菌群，中层菌群为粪杆菌、消化链球菌、韦荣球菌和优杆菌等厌氧菌，表层腔菌群主要由大肠埃希菌、肠球菌等需氧和兼性厌氧菌组成。这些细菌在生理范围内波动，构成人体正常微生态环境，在人体营养吸收、物质代谢及免疫防御等方面发挥重要作用。

2　益生菌

益生菌是指摄入一定数量，对宿主健康产生有益作用的活的微生物制剂。益生菌从发现到临床应用经历了多年的开发与探索，目前按菌株来源和作用方式，可分为原籍菌、共生菌和真菌[3]。原籍菌来源于人体肠道菌群，如双歧杆菌、乳酸杆菌等；共生菌来源于人体肠道菌群外，与原籍菌共生并促进原籍菌生长、繁殖或直接发挥作用，如芽胞杆菌、酪酸梭菌、枯草芽胞杆菌等；真菌制剂主要为布拉酵母[3]。

3　益生菌对IBD的治疗作用

尽管目前缺乏有力证据表明益生菌对IBD治疗有效，但很多患者仍使用益生菌，关于益生菌对IBD治疗作用的研究也不断增多。根据现有临床试验结果，益生菌治疗IBD的疗效主要体现在对UC和贮袋炎的治疗，对CD的疗效不明确。

3.1益生菌对活动期UC的治疗作用

根据活动性，UC分为活动期及缓解期。活动期UC治疗以尽快控制炎症和缓解症状为目标。VSL#3是一种益生菌合剂，含有8种有益菌，包括干酪乳酸杆菌、植物乳酸杆菌、嗜乳酸杆菌、德氏乳酸杆菌保加利亚亚种4种乳酸杆菌属，长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌3种双歧杆菌属，以及l种链球菌属(唾液链球菌嗜热亚种)[4]。既往研究表明，在标准治疗基础上添加VSL#3能增强美沙拉嗪的抗炎效果，延迟使用免疫调节剂的时间[4]。与安慰剂组相比，VSL#3组的UC疾病活动度指数下降50%所需时间更短(P<0.001)，临床缓解率更高(P<0.001)。大肠埃希菌Nissle 1917(EscherichiacoliNissle 1917，EcN)也是常用于研究益生菌对UC疗效的菌株。最近Petersen等[5]探究了在标准方案基础上添加EcN对活动期UC的疗效，结果表明EcN应答率较低(EcN组缓解率为54%，安慰剂组缓解率为89%，P<0.05)。为探索益生菌对活动期儿童UC的疗效，Oliva等[6]选择了40例活动期远端UC患儿(平均7.2岁)，比较罗伊乳酸杆菌(Lactobacillusreuteri)ATCC 55730与安慰剂的疗效。结果显示，添加罗伊乳酸杆菌ATCC 55730具有更好的抗炎效果：治疗8周，益生菌组Mayo评分从8.6±0.8下降为3.2±1.3(P<0.01)，组织学评分从4.5±0.6下降为0.6±0.5(P<0.01)，白细胞介素10(interleukin 10，IL-10)表达水平增加(P<0.01)，且IL-1β、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、IL-8水平降低(P<0.01)；而安慰剂组治疗前后以上指标均无统计学差异。

3.2益生菌对缓解期UC的治疗作用

缓解期UC治疗以维持无激素缓解、预防复发为目标。多数研究表明，EcN和VSL#3对UC缓解期的疗效与美沙拉嗪相当，对疾病活动度指数、维持缓解时间及全面评估指标的影响与美沙拉嗪相比无统计学差异，但具有更好的经济效益及更少的不良反应，可作为UC缓解期的替代治疗[4]。Zocco等[7]研究表明，在美沙拉嗪基础上添加鼠李糖乳酸杆菌(Lactobacillusrhamnosus)，UC维持缓解期更长(P<0.05)。Cui等[8]给30例使用柳氮磺胺吡啶和激素的患者添加BIFICO(双歧杆菌)或安慰剂治疗2个月，结果显示BIFICO组复发率低(P<0.01)，核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)DNA结合活性降低(P<0.05)，抗炎细胞因子mRNA表达增加。Wildt等[9]分析比较了Probio-Tec AB-25(嗜酸乳酸杆菌和双歧杆菌的混合制剂)与安慰剂用于32例缓解期UC患者52周后的疗效，结果显示两者无统计学差异。最近，Yoshimatsu等[10]比较了Bio-Three(粪链球菌、丁酸梭菌和马铃薯芽胞杆菌合剂)与安慰剂预防缓解期UC复发的效果，结果表明两者治疗12个月的累积复发率无统计学差异(P=0.248)。他们根据患者粪便菌群分析结果，认为益生菌的疗效与肠道群落构成有关。

3.3益生菌对CD的治疗作用

现有研究结果对益生菌在CD中的治疗作用仍存在争议。多数临床试验将益生菌用于缓解期CD患者。乳酸杆菌是常见的用于研究益生菌对CD疗效的菌种，但鼠李糖乳酸杆菌和约氏乳酸杆菌对成人和儿童CD患者的疗效均未显示优于安慰剂[11]。法国一项多中心双盲研究比较了单独使用布拉酵母与安慰剂治疗缓解期CD的效果，结果表明布拉酵母具有良好的安全性和耐受性，但疗效与安慰剂相当[12]。另一项研究让32例缓解期CD患者随机接受美沙拉嗪3 g/d或美沙拉嗪 2 g/d+酵母治疗，结果显示联合酵母治疗组的临床复发率减少(P=0.04)[13]。这两项研究结果相互补充，表明单独使用酵母并不能有效预防CD复发，但在美沙拉嗪标准治疗基础上添加布拉酵母可促进临床缓解。

3.4益生菌对贮袋炎的治疗作用

贮袋炎是难治性UC经全结肠直肠切除、回肠贮袋肛门吻合术后(ileal pouch-anal anastomosis，IPAA)发生的炎症。益生菌治疗IBD疗效最有说服力的资料是其可预防贮袋炎的发生。对于抗生素治疗后的贮袋炎，一项研究表明VSL#3治疗9个月的维持缓解率为85%，而安慰剂组全部复发；另一项研究也表明VSL#3治疗12个月的维持缓解率为85%，而安慰剂组仅为6%(P<0.000 1)[11]。Persborn等研究了生态825(Ecologic 825，9种益生菌合剂)对贮袋炎患者黏膜屏障功能的影响，结果表明益生菌可改善贮袋炎疾病活动度指数，且使大肠埃希菌K12减少[14]。

4　益生菌治疗IBD的机制

益生菌在IBD治疗中的作用机制尚未完全明确，目前研究表明益生菌可能通过以下途径发挥治疗作用。①促进肠道菌群平衡：近年来亚洲IBD的发病率逐年上升，与饮食结构、生活方式、抗生素应用及卫生条件等相关，而这些因素均可影响肠道微生物群落的构成及功能[15]。益生菌在肠道内定植可促进有益菌群生长，并通过降低肠道pH值、受体竞争、营养竞争、分泌抗菌物质、刺激分泌型免疫球蛋白A产生、刺激Th17细胞和调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)分化和活化，以及促进IL-1β、IL-22和抗菌肽(α防御素、REGⅢγ)释放等直接或间接方式抑制致病菌的黏附和繁殖[16-17]。②改善肠道屏障功能：益生菌可增强肠道微生物屏障，促使肠上皮细胞分泌黏蛋白及三叶肽家族、加速损伤肠黏膜修复[18]、阻断促炎性细胞因子及调控凋亡相关基因表达等机制抑制病原菌引起的肠上皮细胞凋亡，从而保护肠黏膜上皮屏障[19]；益生菌能通过调整防御素水平改善肠道黏膜通透性，某些益生菌(如VSL#3)可通过p38-丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase，ERK)信号通路提高紧密连接蛋白(闭合蛋白、ZO-1)的表达量以加固肠黏膜物理屏障[19-20]。布拉酵母可抑制T细胞向非炎症肠段浸润，通过抑制NF-κB活性，减少炎性细胞因子表达，降低CD患者肠道的通透性[11]。EcN能抑制髓过氧化物酶活性，降低 TNF-α、γ干扰素(interferon γ，IFN-γ)及IL-10水平，减少肠黏膜损伤，降低肠上皮通透性并促进肠上皮组织修复[4]。③调节肠道黏膜免疫功能：益生菌可通过提高食物能量产出维持整体免疫功能水平[21]，并激活天然免疫，诱导局部黏膜免疫，与肠上皮细胞和肠道免疫细胞相互作用，通过多种信号通路如Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)、NF-κB等调节免疫应答，降低TNF-α、IL-8等促炎细胞因子产生，促进IL-10等抗炎细胞因子分泌，从而减轻炎症反应[22-23]。VSL#3能促进IL-12水平下调，减少肠上皮细胞凋亡，下调T细胞、B细胞及TLR信号转导，减少Th1转录因子(TNF-α及其诱导的细胞因子)表达，并减弱肠道促炎细胞因子(IL-6、TNF-α、IFN-γ等)表达，从而减少肠道中性粒细胞浸润[20]。④营养物质代谢调节：益生菌能降解肠道内某些抗原物质，从而下调人体免疫系统对肠道内抗原的高反应性。益生菌降解膳食纤维后发酵产生的短链脂肪酸(short chain fatty acid，SCFA)能为结肠上皮合成提供能量，其中丁酸盐可抑制NF-κB活化减少炎症反应。益生菌还可通过代谢产生的中链脂肪酸(medium chain fatty acid，MCFA)活化过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)受体抑制炎症反应[24]。

5　结语

益生菌作为IBD的非化疗辅助治疗方式很有前景，但目前还缺乏多中心、大样本、随机、双盲、对照临床试验确证其疗效，在临床上应用仍存在一些问题需解决[25-27]。①目前尚无益生菌制剂的药代动力学系统描述，无法明确其在肠道发挥作用的有效剂量和定植所需剂量。②不同益生菌的作用机制不一致，使选择敏感的特异性菌株愈加复杂。③大多数益生菌不能与抗生素合用，限制其临床应用；即使能与抗生素合用，活菌也可能产生耐药性。④针对免疫缺陷或抑制患者缺乏使用经验，其安全性尚无确切结论。⑤潜在的风险：细菌移位、败血症、微生物突变或由于细菌介入带来的代谢活性变化、免疫功能改变，包括抗生素耐药基因在内的遗传物质传播。解决这些问题需微生态、药学与基础医学领域相互渗透，全面了解益生菌在肠道内，尤其是在炎症肠道内的生物学行为和特性，这样才能指导临床配伍益生菌株及选择时机、剂量、疗程等。

[1]Jandhyala SM,Talukdar R,Subramanyam C,Vuyyuru H,Sasikala M,Nageshwar Reddy D.Role of the normal gut microbiota [J].World J Gastroenterol,2015,21(29): 8787-8803.

[2]Lavelle A,Lennon G,O′Sullivan O,Docherty N,Balfe A,Maguire A,Mulcahy HE,Doherty G,O′Donoghue D,Hyland J,Ross RP,Coffey JC,Sheahan K,Cotter PD,Shanahan F,Winter DC,O′Connell PR.Spatial variation of the colonic microbiota in patients with ulcerative colitis and control volunteers [J].Gut,2015,64(10): 1553-1561.

[3]郑跃杰，黄志华，刘作义，王文建，程茜.微生态制剂儿科应用专家共识(2010年10月) [J].中国实用儿科杂志，2011(1)：20-23.

[4]Chibbar R,Dieleman LA.Probiotics in the management of ulcerative colitis [J].J Clin Gastroenterol,2015,49(Suppl 1): S50-S55.

[5]Petersen AM,Mirsepasi H,Halkjaer SI,Mortensen EM,Nordgaard-Lassen I,Krogfelt KA.Ciprofloxacin and probiotic Escherichia coli Nissle add-on treatment in active ulcerative colitis: a double-blind randomized placebo controlled clinical trial [J].J Crohns Colitis,2014,8(11): 1498-1505.

[6]Oliva S,Di Nardo G,Ferrari F,Mallardo S,Rossi P,Patrizi G,Cucchiara S,Stronati L.Randomised clinical trial: the effectiveness of Lactobacillus reuteri ATCC 55730 rectal enema in children with active distal ulcerative colitis [J].Aliment Pharmacol Ther,2012,35(3): 327-334.

[7]Zocco MA,dal Verme LZ,Cremonini F,Piscaglia AC,Nista EC,Candelli M,Novi M,Rigante D,Cazzato IA,Ojetti V,Armuzzi A,Gasbarrini G,Gasbarrini A.Efficacy of Lactobacillus GG in maintaining remission of ulcerative colitis [J].Aliment Pharmacol Ther,2006,23(11): 1567-1574.

[8]Cui HH,Chen CL,Wang JD,Yang YJ,Cun Y,Wu JB,Liu YH,Dan HL,Jian YT,Chen XQ.Effects of probiotic on intestinal mucosa of patients with ulcerative colitis [J].World J Gastroenterol,2004,10(10): 1521-1525.

[9]Wildt S,Nordgaard I,Hansen U,Brockmann E,Rumessen JJ.A randomised double-blind placebo-controlled trial with Lactobacillus acidophilus La-5 and Bifidobacterium animalis subsp lactis BB-12 for maintenance of remission in ulcerative colitis [J].J Crohns Colitis,2011,5(2): 115-121.

[10]Yoshimatsu Y,Yamada A,Furukawa R,Sono K,Osamura A,Nakamura K,Aoki H,Tsuda Y,Hosoe N,Takada N,Suzuki Y.Effectiveness of probiotic therapy for the prevention of relapse in patients with inactive ulcerative colitis [J].World J Gastroenterol,2015,21(19): 5985-5994.

[11]Guslandi M.Role of probiotics in Crohn′s disease and in pouchitis [J].J Clin Gastroenterol,2015,49(Suppl 1): S46-S49.

[12]Bourreille A,Cadiot G,Le Dreau G,Laharie D,Beaugerie L,Dupas JL,Marteau P,Rampal P,Moyse D,Saleh A,Le Guern ME,Galmiche JP; FLORABEST Study Group.Saccharomyces boulardii does not prevent relapse of Crohn′s disease [J].Clin Gastroenterol Hepatol,2013,11(8): 982-987.

[13]Guslandi M,Mezzi G,Sorghi M,Testoni PA.Saccharomyces boulardii in maintenance treatment of Crohn′s disease [J].Dig Dis Sci,2000,45(7): 1462-1464.

[14]Persborn M,Gerritsen J,Wallon C,Carlsson A,Akkermans LM,Söderholm JD.The effects of probiotics on barrier function and mucosal pouch microbiota during maintenance treatment for severe pouchitis in patients with ulcerative colitis [J].Aliment Pharmacol Ther,2013,38(7): 772-783.

[15]Ng SC,Tang W,Leong RW,Chen M,Ko Y,Studd C,Niewiadomski O,Bell S,Kamm MA,de Silva HJ,Kasturiratne A,Senanayake YU,Ooi CJ,Ling KL,Ong D,Goh KL,Hilmi I,Ouyang Q,Wang YF,Hu P,Zhu Z,Zeng Z,Wu K,Wang X,Xia B,Li J,Pisespongsa P,Manatsathit S,Aniwan S,Simadibrata M,Abdullah M,Tsang SW,Wong TC,Hui AJ,Chow CM,Yu HH,Li MF,Ng KK,Ching J,Wu JC,Chan FK,Sung JJ; Asia-Pacific Crohn′s and Colitis Epidemiology Study (ACCESS) Group.Environmental risk factors in inflammatory bowel disease: a population-based case-control study in Asia-Pacific [J].Gut,2015,64(7):1063-1071.

[16]Sassone-Corsi M,Raffatellu M.No vacancy: how beneficial microbes cooperate with immunity to provide colonization resistance to pathogens [J].J Immunol,2015,194(9): 4081-4087.

[17]Fukuda S,Toh H,Hase K,Oshima KA,Yoshimura K,Tobe T,Clarke JM,Topping DL,Suzuki T,Taylor TD,Kikuchi J,Morita H,Hattori M,Ohno H.Bifidobacteria can protect from enteropathogenic infection through production of acetate [J].Nature,2011,469(7331): 543-547.

[18]Everard A,Belzer C,Geurts L,Ouwerkerk JP,Druart C,Bindels LB,Guiot Y,Derrien M,Muccioli GG,Delzenne NM,de Vos WM,Cani PD.Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity [J].Proc Natl Acad Sci USA,2013,110(22): 9066-9071.

[19]Zhou YK,Qin HL,Zhang M,Shen TY,Ma YL,Chu ZX,Zhang P,Liu ZH.Effects of Lactobacillus plantarum on gut barrier function in experimental obstructive jaundice [J].World J Gastroenterol,2012,18(30): 3977-3991.

[20]Dai C,Zhao DH,Jiang M.VSL#3 probiotics regulate the intestinal epithelial barrier in vivo and in vitro via the p38 and ERK signaling pathways [J].Int J Mol Med,2012,29(2): 202-208.

[21]Kuo SM.The interplay between fiber and the intestinal microbiome in the inflammatory response [J].Adv Nutr,2013,4(1): 16-28.

[22]de Kivit S,Tobin MC,Forsyth CB,Landay AL.Regulation of intestinal immune responses through TLR activation: implications for pro- and prebiotics [J/OL].Front Immunol,2014.http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fimmu.2014.00060/full.

[23]Mann ER,Li X.Intestinal antigen-presenting cells in mucosal immune homeostasis: crosstalk between dendritic cells,macrophages and B-cells [J].World J Gastroenterol,2014,20(29): 9653-9664.

[24]de Preter V,Machiels K,Joossens M,Arijs I,Matthys C,Vermeire S,Rutgeerts P,Verbeke K.Faecal metabolite profiling identifies medium-chain fatty acids as discriminating compounds in IBD [J].Gut,2015,64(3): 447-458.

[25]熊德鑫.肠道微生态制剂与消化道疾病的防治 [M].北京：科学出版社，2008.

[26]Saez-Lara MJ,Gomez-Llorente C,Plaza-Diaz J,Gil A.The role of probiotic lactic acid bacteria and bifidobacteria in the prevention and treatment of inflammatory bowel disease and other related diseases: a systematic review of randomized human clinical trials [J/OL].Biomed Res Int,2015.http://www.hindawi.com/journals/bmri/2015/505878.

[27]Cruchet S,Furnes R,Maruy A,Hebel E,Palacios J,Medina F,Ramirez N,Orsi M,Rondon L,Sdepanian V,Xóchihua L,Ybarra M,Zablah RA.The use of probiotics in pediatric gastroenterology: a review of the literature and recommendations by Latin-American experts [J].Pediatric Drugs,2015,17(3): 199-216.

.HUANG Ying,E-mail: yhuang815@163.com

Role of probiotics in inflammatory bowel disease

XUE Aijuan,HUANG Ying

Children’s Hospital of Fudan University,Shanghai 201102,China

Inflammatory bowel disease (IBD) mainly consists of Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC).Rapid progress has been made to understand the interaction between the gut microbiota and IBD,which provides the rationale for administering probiotic agents in the medical treatments of IBD.It is now widely accepted that probiotic therapy is a helpful option for UC and pouchitis,but stays controversial for CD.Probiotics help to alter the gut dysbiosis,improve the function of mucosal barrier,stimulate the development of innate and adaptive immunity and modulate bacterial metabolites.Although probiotics have shown promise in the treatment of IBD,further controlled studies,enrolling larger numbers of patients,are needed to identify the therapeutic role of probiotics.

Probiotics; Inflammatory bowel disease; Ulcerative colitis; Crohn’s disease

黄瑛

2016-03-07)