布拉氏酵母菌的作用机制及其在溃疡性结肠炎中应用的研究进展

史刚刚 韩梅 郝敬鹏 郑冰

天津医科大学第二医院肛肠外科300211

0 引 言

布拉氏酵母（Saccharomyces boulardii）是一种适温的非毒性酵母菌，为益生菌的一种。当足够数量的布拉氏酵母菌体进入并定植于宿主的肠道时，其可以改变宿主肠道菌落并且发挥对宿主的健康效应[1]。布拉氏酵母菌具有天然、安全、无毒的特点，与其他益生菌相比，其不与细菌发生遗传性物质传递，可与抗生素同时使用。因此，布拉氏酵母菌已被应用于多种类型的肠炎治疗，其中在溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）中的应用在不断增多。UC是一种发生于结直肠黏膜及黏膜下的非特异性炎症，其在全球和我国的发病率都在上升，已成为消化系统的常见疾病[2]。UC的发生、发展与肠道菌群失衡密切相关，机体肠道菌群失衡会导致肠黏膜上皮屏障功能受损、细菌识别缺陷、免疫细胞的免疫应答失调等[3]。因此，在UC的治疗中，如何更好地调节机体肠道菌群失衡，越来越受到重视。目前，许多研究结果显示，布拉氏酵母菌能够恢复UC患者的肠道微生态平衡，有效改善肠道炎症。因此，就布拉氏酵母菌的生物特性、作用机制及其在UC治疗中的相关研究进行综述。

1 布拉氏酵母菌的生物特性

布拉氏酵母菌最早于1920年从印尼荔枝中分离获得，其具有的许多生物特性使其成为一种益生菌，如促进机体有益菌生长、耐氧化、在低pH下仍能够生存[4]。鉴于以上优点，许多研究者对其生物特性进行了深入研究。在2002年，Czerucka等[5]对布拉氏酵母菌的种属分类进行了研究，结果显示布拉氏酵母菌的4号基因座存在专一性序列（CAG）9，因此将布拉氏酵母菌归为啤酒酵母菌种的一个亚种。2003年，Van Der AaKühle等[6]的研究结果显示，布拉氏酵母菌26SrDNA中的D1/D2遗传序列以及线粒体中细胞色素C氧化酶Ⅱ的遗传序列与啤酒酵母菌中的CBS1171 T和S288c菌株的遗传序列高度相似，进一步表明布拉氏酵母菌是啤酒酵母菌种的一个亚种。另外，布拉氏酵母菌也有一些独特的特性，如其染色体Ⅸ为三倍体、多个个体基因的拷贝数改变和孢子形成缺陷、能够产生更多的多酚类代谢产物。上述特性使得布拉氏酵母菌比其他啤酒酵母菌具有更强的抗氧化能力，更能有效地发挥益生菌作用[7]。

2 布拉氏酵母菌的作用机制

2.1 抗毒素作用

布拉氏酵母菌可以分泌多种蛋白酶，这些酶能够直接或间接破坏致病菌的毒素，从而表现出抗毒素作用。Castagliuolo等[8]的研究结果显示，布拉氏酵母菌能够分泌一种相对分子质量为54 000的丝氨酸蛋白酶，其可以直接降解艰难梭菌毒素A和B；而且只有布拉氏酵母菌分泌的该蛋白酶可以降解艰难梭菌毒素。Czerucka等[9]的研究结果显示，布拉氏酵母菌可分泌一种相对分子质量为120 000的蛋白酶，该蛋白酶可减少霍乱毒素诱导的肠道内皮细胞中的cAMP，在体外抑制经cAMP和Ca2+介导的信号通路中的Cl-的分泌，进而减轻腹泻症状。Buts等[10]的研究结果显示，布拉氏酵母菌可以分泌一种相对分子质量为63 000的磷酸酶，该磷酸酶可以破坏致病大肠杆菌的内毒素。另外，布拉氏酵母菌还可以对抗炭疽芽孢杆菌致死毒素（lethal toxin,LT）。在T84细胞与LT孵育之前，用布拉氏酵母菌对LT极化的T84细胞进行过夜处理，可保护细胞的完整性，抑制LT对肌动蛋白的重塑作用[11]。上述结果均提示，布拉氏酵母菌可以通过多种蛋白酶，对多种病原菌发挥抗毒作用。

2.2 抑制病原微生物生长、维持肠道菌群平衡

布拉氏酵母菌能够抑制大肠杆菌、伤寒杆菌、念珠菌等有害菌的生长，促进有益菌的生长。布拉氏酵母菌分泌的碱性磷酸酶可对革兰阴性细菌中的脂多糖去磷酸化，从而抑制革兰氏阴性细菌的活性[12]。研究者将布拉氏酵母菌应用于鼠伤寒的动物模型，结果显示其可以抑制致病菌易位[13]。一些免疫力低下的患者易发生机会性真菌感染。在机会性真菌感染时，应用布拉氏酵母菌可以抑制非白色念珠菌的丝状形成和生物膜形成，降低非白色念珠菌对肠道细胞的黏附[14]。另外，在胃溃疡、系统性硬化症等一些疾病的治疗中，通常应用抗生素时间较长，导致其患者更易发生肠道菌群失调。但在治疗时应用布拉氏酵母菌，则可明显改善肠道菌群状况。研究结果显示，在使用抑酸药物和抗生素进行幽门螺杆菌的根除性治疗时，加用布拉氏酵母菌可以降低胃肠道菌群失调的风险，使肠道菌群更加丰富、肠杆菌数量增加[15]。另外，有多达60%的系统性硬化症患者存在小肠细菌过度生长（small intestinal bacterial overgrowth，SIBO），通常应用甲硝唑能够使其改善，但是应用酵母菌可以更好地调节肠道菌群，减轻患者的胃肠道症状[16]。

2.3 调节机体代谢平衡和营养肠道黏膜细胞

布拉氏酵母菌能够提高肠上皮细胞的刷状缘酶活性（如异麦芽糖酶、乳糖酶、α-葡糖苷酶和碱性磷酸酶等）。这些酶可以促进营养物质的吸收，进而调节机体的代谢平衡。将布拉氏酵母菌THT 500101菌株应用于Ⅰ型糖尿病小鼠模型，结果显示其不但对肠道菌群产生有益影响，而且改善了葡萄糖和甘油三酸酯的代谢，减轻了肝脏炎症[17]。研究者在高胆固醇血症动物模型中使用布拉氏酵母菌CNCM I-745，结果显示其可以调节血脂谱，降低血中总胆固醇的含量[18]。也有研究者将布拉氏酵母菌CNCM I-745用于健康志愿者的抗菌治疗，结果显示其可以调节粪便胆汁酸的代谢[19]。另外，许多多胺类物质存在于布拉氏酵母菌的菌体内，这些多胺类物质可以提高肠内蔗糖酶和麦芽糖酶的活性，从而对机体肠黏膜发挥营养效应，刺激小肠细胞的成熟[20]。

2.4 调节肠道免疫及信号通路

在免疫调节方面，布拉氏酵母菌可以通过增强抗炎细胞因子和抗体的产生，促进T细胞增殖和树突状细胞活化，从而影响先天和适应性免疫系统。在接种DNA疫苗的同时，应用布拉氏酵母菌，可以改善机体的体液和细胞免疫反应能力[21]。sIgA是肠黏膜的保护屏障，研究结果显示，布拉氏酵母菌可促进人和小鼠小肠sIgA的分泌，阻止病原体黏附于肠黏膜，提高机体的肠道免疫力[22]。布拉氏酵母菌可以调节多个信号通路，影响肠道上皮细胞的功能，增强肠上皮的屏障功能。沉默调节蛋白1（sirtuin 1，SIRT1）/核转录因子κB（nuclear transcription factorκB，NF-κB）是细胞信号转导的一条非常重要的信号通路，其在细胞的炎症因子分泌中发挥重要作用。布拉氏酵母菌可影响肠道宿主细胞的SIRT1/NF-κB通路，减少促炎因子的分泌，进而减轻肠道炎症[23]。Terciolo等[24]的研究结果显示，布拉氏酵母菌能够通过将内吞的E-cadherin重新转运回质膜来增强Ecadherin向细胞表面的递送，此过程可促进肠上皮细胞间的黏附，进而增强肠屏障功能。另外，Chang等[25]的研究结果显示，布拉氏酵母菌可以通过抑制Toll样/MyD88/NF-κB/MAPK信号通路的活性来发挥抗炎、抗感染特性。

3 UC患者肠道菌群特点

UC患者存在肠道细菌以及真菌的改变，其肠道内的微生物数目多样化及稳定性较低，有益菌数量减少，肠道的细菌屏障功能受损。应用葡聚糖硫酸钠（d extran sulfatesodium,D SS）在雄性KM小鼠中建立UC模型，结果显示第7天和第14天肠道菌群紊乱最为明显，其中乳酸菌和阿利斯贝氏菌的丰度下降，而链球菌、大肠埃希菌-志贺氏菌和奥斯卡氏菌的丰度上升[26]。对UC患者的粪便进行16SrRNA基因序列分析，结果显示UC患者的肠道微生物的多样性较差，UC患者中发生变化的细菌与常见的肠道菌共存性差[27]。还有研究者对同一UC患者的炎症部位及非炎症部位的微生物组成进行研究，发现这两个部位的微生物组成存在差异[28]。对于UC患者手术后肠道菌群的变化，也有学者进行了研究。Fang等[29]的研究结果显示，在接受手术的UC患者肠道内，大肠杆菌的相对丰度明显增加，手术减少了UC患者肠道微生物组和代谢组的多样性，随着时间的推移，外科手术还会进一步破坏微生物组的稳定性。另外，UC患者肠道内的真菌种类也发生了改变。Sokol等[30]分析了235例炎症性肠病患者（包括UC患者）的粪便细菌和真菌分布情况，结果显示UC患者肠道的担子菌类与子囊菌类的比值增加，白色念珠菌的比例增加，酿酒酵母菌的比例下降。

4 布拉氏酵母菌在UC中的应用研究

4.1 布拉氏酵母菌对UC作用的基础研究

在对布拉氏酵母菌的基础研究中，发现布拉氏酵母菌可通过增加有益菌和减少有害菌，调节肠道微生态失衡，其可以促进肠黏膜抗炎因子的表达，来降低UC的肠道炎症。研究者将布拉氏酵母菌应用于DSS诱导的UC小鼠模型，结果显示在布拉氏酵母菌联合美沙拉嗪组的小鼠结肠上皮细胞中Occludin和Claudin-1表达最明显[31]。该结果说明布拉氏酵母菌对肠黏膜机械屏障具有保护作用。布拉氏酵母菌还可降低肠道促炎因子的表达，调节肠道促炎因子与抗炎因子的平衡，进而促进肠道黏膜的损伤修复，这可能是布拉氏酵母菌治疗UC的一个重要机制。Zhou等[32]在动物实验中证实布拉氏酵母菌可降低肠道低氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）、HIF-2α的表达，下调上皮间质转化标志物和血管内皮生长因子的表达，进而发挥其抑炎作用。Rodriguez-Nogales等[33]通过灌胃的方式将布拉氏酵母菌应用于DSS诱导的肠炎小鼠模型，结果显示小鼠肠道细菌种类更加多样，肠黏膜中炎症因子表达降低。另外，Liu等[34]将多个基因重组到布拉氏酵母菌的Ty元件，使重组后的布拉氏酵母菌成功表达多种抗炎蛋白，包括白细胞介素10（interleulin-10，IL-10）、TNFR1-ECD、碱性磷酸酶和心房钠尿肽（atrial natriuretic peptide，ANP），结果显示布拉氏酵母菌分泌的ANP能够缓解DSS诱导的小鼠肠炎。

4.2 布拉氏酵母菌对UC作用的临床研究

在临床研究中，除了应用传统的UC治疗药物，增加布拉氏酵母菌的用量能够更快地改善UC患者的临床症状。布拉氏酵母菌有较好的安全性，与其他益生菌相比，其发生耐药基因转移的几率最低，同抗生素联合使用时并不影响治疗效果。研究者将布拉氏酵母菌联合美沙拉嗪治疗轻、中度UC患者，结果显示布拉氏酵母菌联合美沙拉嗪组患者的症状更快地获得了临床缓解[35]。在另一项针对布拉氏酵母菌联合美沙拉嗪治疗轻、中度UC的临床研究中，研究者发现，与对照组相比，治疗组粪便中的钙卫蛋白含量明显下降，血清中炎症因子水平明显降低，UC患者的复发率也相应下降[36]。马静等[37]对52例用美沙拉嗪肠溶片治疗（对照组）及52例用布拉氏酵母菌联合美沙拉嗪肠溶片治疗（观察组）的中、轻度UC患者的临床资料进行了分析，结果显示观察组的临床疗效、结肠黏膜炎症改善情况和治疗12周后的复发率明显优于对照组。韩然等[38]将60例UC住院患者随机分为治疗组和对照组，治疗组给予美沙拉嗪联合布拉氏酵母菌治疗，对照组单独给予美沙拉嗪治疗；结果表明，治疗2周后治疗组血清IL-6、红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）和C-反应蛋白（C-reactive protein，CRP）水平均较对照组显著降低。这些研究结果均表明，应用布拉氏酵母菌可提高常规药物的治疗效果，促进肠道黏膜愈合，缓解患者症状，布拉氏酵母菌可作为UC治疗的辅助用药。

5 结 语

布拉氏酵母菌作为益生菌，可以调节UC患者的肠道菌群紊乱，改善微生态环境，增强黏膜屏障功能，在防治肠道疾病中有着很好的疗效，引起越来越多的关注。然而，针对布拉氏酵母菌作为UC的辅助治疗药物的研究存在以下问题：临床研究数量较少；已有研究往往时间较短，缺少长期治疗的安全性和有效性评估；缺乏多中心大规模的随机对照试验研究。相信随着对布拉氏酵母菌作用机理及应用研究的深入，布拉氏酵母菌在UC中的应用也会越来越多。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突