益生菌在肠道疾病治疗中的应用
2015-02-22吴英韬袁杰利
吴英韬,袁杰利
·专题综述·
益生菌在肠道疾病治疗中的应用
吴英韬,袁杰利
肠道是人体主要的消化器官,肠道功能的正常与否直接关乎人体健康。益生菌具有调节人体正常菌群和人体免疫的功能,近年来其临床治疗作用越发受到人们的重视。本文介绍益生菌在几种主要肠道疾病治疗中的应用。
有益菌种;肠;肠疾病;免疫系统
肠道是人体的主要消化吸收器官,同时也是重要的免疫屏障。肠道内寄居着数量众多的微生物,这些微生物与肠道本身共同构成肠道微生态系统,发挥着诸如免疫、营养等众多的功能。肠道的疾病往往伴随着肠道微生态系统的紊乱,因此治疗此类疾病不能单纯只考虑肠道本身,而应从系统整体入手。目前,肠道微生态调节剂主要包括益生菌、益生元和合生元。根据国际粮农组织和WHO的定义,益生菌主要是指一类在摄入足够量的条件下能对机体产生有益作用的活的微生物[1],通常包括双歧杆菌属、乳杆菌属、肠球菌属和酵母菌属等,其来源可以是人体或人体以外。益生菌在使用之前一般都须经过严格的鉴定以及实验,各项指标达标之后才能运用于人体。同时值得注意的是,益生菌不是“单兵作战”,而是依靠群体的力量。因此,必须摄入足够多的量,才能达到相应的治疗效果。益生元则是一类能够促进益生菌生长,而自身不会被消化的物质。目前常见的益生元包括低聚糖和多糖等物质,临床上可以单独使用或与益生菌搭配使用。合生元则是一类将益生菌和益生元组合制成的产品,在功能上相较于单独的益生菌和益生元更为强大,但目前应用最多的仍是益生菌制剂。随着研究的深入,益生菌的价值越发受到重视,已逐渐成为研究的热点。本文对益生菌在肠道疾病治疗中的作用进行介绍。
1 益生菌的作用
1.1 菌群调节肠道菌群是肠道微生态的核心和基础,肠道菌群的平衡与否直接影响着整个肠道微生态的状态。益生菌制剂作为一类活菌制剂,其最显著的作用在于调节肠道正常菌群,帮助菌群恢复稳态。其作用效果可概括为促进有益菌而抑制有害菌。就目前的研究成果来看,益生菌对菌群的调节机制归纳起来主要有以下几个方面:①生物拮抗。益生菌就其种类而言,一般为肠道的优势菌群。在进入肠道以后,会迅速繁殖并且与其他有害生物竞争营养和所粘附的黏膜空间,同时也会主动分泌抗菌物质,如抗生素、过氧化氢等,造成其他有害生物生长受阻。②改变肠道pH值。益生菌在其生长过程中,大部分种类都会发酵产生乳酸,而这些乳酸能有效降低肠道pH值,从而抑制部分无法耐受酸性环境的有害微生物[2]。③生物夺氧。肠道自身是一个氧含量很低的环境,肠道微生物也大多以厌氧和兼性厌氧为主。当机体摄入诸如芽孢杆菌这类的益生菌时,该菌能迅速繁殖并且大量消耗肠道内的氧气,造成厌氧环境,从而能抑制大部分需氧的有害微生物,同时也促进了肠道优势菌的生长[3]。④修复肠黏膜。肠黏膜是肠道菌群所粘附和定植的场所,肠黏膜受损必然会影响到肠道菌群的生长。益生菌具有保护肠黏膜,减轻肠黏膜炎症以及辅助修复肠黏膜的功能[4-5]。在一定程度上保护了肠道菌群的定植处,从而有效促进肠道正常菌群的恢复。
1.2 免疫调节肠道是机体最大的免疫器官,同时肠道免疫作为全身免疫的组成部分,其变化的影响通常不会是局部的、孤立的,因此益生菌对肠道免疫系统的调节作用也就显得十分重要。益生菌对免疫系统的调剂机制涉及众多通路,较为复杂,但其核心仍在于抗原抗体反应,即菌体自身作为一个抗原,或者菌体成分作为抗原,接触并结合到相应免疫细胞的受体上,再通过信号传导,诱发一系列的免疫反应。具体在肠道内,益生菌通过与肠上皮细胞相接触,同时与派氏节内淋巴细胞、肠道固有层淋巴细胞、肠上皮淋巴细胞和树突状细胞相互作用,调节机体的免疫反应[6-7]。不同菌株调节的对象有所差别,但从总体来看,可以概括为:①特异性免疫调节,即对T细胞亚群和诸如IgA、IgG、IgM等抗体分泌的调节;②非特异性免疫调节,即对吞噬细胞、自然杀伤细胞以及细胞因子等方面的调节。在调节免疫细胞方面,往往体现在对T细胞群数量或比率的调节以及对吞噬细胞活性的调节。而对特异性抗体和细胞因子的调节,则通常体现为对其分泌量大小的调节。一般而言,益生菌会增加T细胞亚群所属细胞的数量,平衡细胞间比例,如CD4+/CD8+比值,同时提升吞噬细胞和自然杀伤细胞活性,而抑制炎性细胞因子[如白细胞介素(interleukin,IL)-6、IL-8、肿瘤坏死因子α等]的分泌[8-11]。疾病的发生往往伴随着免疫系统状态的改变,因此免疫系统的调节对疾病的治疗有着重大意义。
2 益生菌在肠道疾病治疗中的应用
2.1 益生菌在炎症性肠病治疗中的应用炎症性肠病是一类慢性肠道炎症性疾病,包括溃疡性结肠炎和克罗恩病等。主要症状有腹泻、腹痛和肠道不适。该病在女性群体中的发病率高于男性,并且呈现出年龄相关性(20~30岁为第1个高峰,十几年以后会出现第2个高峰)[6]。目前该病的发病机制通常认为与遗传因素、免疫因素、环境因素和内质网应激有关[7],同时也有研究指出,肠道菌群中的革兰阴性菌大量繁殖,导致内毒素含量增高。异常增加的内毒素会强烈刺激肠道释放大量促炎性因子如IL-8,而使得肠道产生炎症反应[12-13]。因此,炎症性肠病的治疗思路就可以从调节肠道菌群、消除肠道炎症入手。目前,应用益生菌治疗炎症性肠病已经取得一定的成效,主要体现在缓解症状、降低复发率等方面。王霄腾等[14]通过对国内外相关文献进行Meta分析发现,就现有报道来看,益生菌能显著提高溃疡性结肠炎诱导期缓解率,同时降低其缓解期复发率。但分析显示益生菌对克罗恩病的疗效并不显著。Bourreille等[15]的研究同样表明益生菌对克罗恩病的疗效并不显著。究其原因,可能在于溃疡性结肠炎的发病部位较为固定,多为结肠黏液膜。而克罗恩病则可以影响整个胃肠道,因而造成治疗难度加大。目前,单独应用益生菌治疗炎症性肠病的研究较少,人们多偏向于在传统治疗的基础上添加益生菌,将益生菌作为辅助治疗进行应用。这种治疗方式通常能取得更好的效果。谭建荣[16]应用美沙拉嗪联合双歧杆菌治疗炎症性肠病,结果显示,联合组比单纯使用美沙拉嗪组总有效率高出10个百分点。同样,在Tursi等[17-18]的2次研究中,也证实了联合用药效果更好。在传统治疗基础上添加益生菌,既能够保证传统治疗的基础效果,又可以发挥益生菌的辅助疗效,不失为一种好的治疗方案。
2.2 益生菌在肠易激综合征治疗中的应用肠易激综合征是一种肠道功能性失调疾病,其症状主要包括腹痛、腹泻和大便异常等,并且其发病率高峰集中在41~50岁年龄段的女性[19]。肠易激综合征在亚洲国家的发病率为2.9%~15.6%[20],而且即使医学专业的人群也不能幸免。有研究指出,医学专业硕士研究生的肠易激综合征患病率也达到了8.7%[21]。这些数字提示人们必须对肠易激综合征的发生给予足够的重视。通常认为,该病的发生与基因、性别、炎症以及内脏高敏感性等因素相关[22-23]。但近期有研究表明肠易激综合征患者体内也存在着肠道菌群的失调,主要体现在微生物种类和数量上的变化[24-25]。目前尚无证据显示肠道菌群的变化是肠易激综合征的起因还是结果,但无论是哪种情况,都应当对菌群进行必要的调节。当前治疗肠易激综合征一般使用马来酸替加色罗和匹维溴铵,而益生菌具有调节肠道菌群、增加肠蠕动等功能,因此可作为该病的一种治疗手段。就目前的疗效来看,无论单独使用还是与其他药物联用,益生菌大多表现良好,主要体现在提高治愈率以及缓解症状等方面。例如,朱霞和刘刚[26]研究了四神丸加减联合乳酸菌素片对肠易激综合征的疗效,结果显示联合乳酸菌素片的治疗效果显著优于单药治疗。Lorenzo-Zúniga等[27]研究一种混合益生菌制剂对肠易激综合征的作用,结果显示该益生菌制剂能有效提高肠易激综合征患者的生活质量,尤其在治疗6周之后。但是,同样有研究指出,某些菌株对肠易激综合征的治疗效果并不明显,比如Kruis等[28]研究了Escherichia coli Nissle 1917对肠易激综合征的治疗效果,结果表明其症状缓解率和患者的生活质量并无显著提高。这表明并不是所有的益生菌都可以作为治疗肠易激综合征的药物来使用,在实际应用中需要有所选择。同时,从目前应用情况来看,研究者偏向于使用多联益生菌进行治疗。多联益生菌的好处在于能克服单一菌株在疗效上的局限性,并且益生菌之间还具有相互促进的作用,更加提升了其治疗效果,不过实际运用时还须依情况进行合理选择。
2.3 益生菌在腹泻治疗中的应用腹泻是一类常见的肠道疾病,根据其病因通常可分为肠道病原微生物或寄生虫感染、消化系统功能性或器质性疾病、代谢性疾病、自身免疫性疾病、放射性肠炎、抗生素导致肠道菌群紊乱等。但不论何种原因引起的腹泻,均不可避免地造成肠道菌群的严重紊乱,并严重影响患者的身体健康。在我国,腹泻的总发病率约为每年0.7人次[29]。目前,对于腹泻的常规治疗根据其病因的不同而有所不同,比如对于感染性腹泻常给予抗生素,对于消化不良引起的腹泻常给予酵母片等。但是这些常规治疗方法均忽视了对于肠道菌群的调节和恢复,其结果往往是病因消除了,但肠道菌群却只能依靠自身缓慢恢复,同时由于抗生素的过度使用还造成了严重的细菌耐药性[30],因此,临床上对于腹泻的治疗必须重视恢复肠道菌群的平衡和抗生素的合理使用。目前,益生菌制剂因其对肠道菌群强有力的调节作用而得到研究者的青睐,并已运用到对腹泻的治疗和研究中。就现有的研究结果来看,益生菌在治疗抗生素相关性腹泻、继发性腹泻、感染性腹泻和放化疗相关性腹泻方面效果较好,其疗效主要表现在提高治愈率、缩短治疗时间以及提高患者生存质量方面。例如,李晓娟等[31]研究了乳酸菌饮品对重型颅脑损伤患者腹泻的影响,结果显示乳酸菌饮品有效改善了患者的肠屏障功能,患者腹泻次数明显减少,持续时间明显缩短。Bolla等[32]研究了一种混合益生菌对艰难梭菌感染诱发腹泻的疗效。结果显示该混合益生菌能有效防止艰难梭菌所诱发的腹泻和小肠结肠炎。Delia等[33]研究结果表明复合益生菌制剂VSL#3对放疗所诱发腹泻同样取得良好疗效。同时,在治疗儿童腹泻方面,益生菌也取得了良好的效果[34],但目前尚无证据支持益生菌能够降低老年人抗生素相关性腹泻的风险[35]。究其原因,可能在于老年人肠道菌群已处于衰退阶段,加之抗生素对菌群大面积的杀伤作用,造成系统严重破坏,单纯使用益生菌可能难以恢复。同时值得注意的是,虽然益生菌在治疗腹泻方面效果显著,但由于其主要作用原理在于调节菌群,对症性不足,因此传统疗法依然十分重要,实际运用时可以根据情况合理选择和搭配治疗方法。
2.4 益生菌在肠道肿瘤治疗中的应用肠道是机体营养吸收的中心,肠道的肿瘤往往会对其消化吸收功能造成严重破坏,给患者带来严重的营养不良。同时,由于肠道也是机体最大的免疫器官,因而肠道肿瘤往往会造成机体出现免疫抑制和免疫系统失衡现象。在世界范围内的癌症发病率中,男性结肠癌的发病率排名第3位,病死率第4位。女性的发病率排名第2位,病死率第3位。在过去的30多年里,包括中国在内的许多国家或地区结肠癌发病率呈上升趋势[36]。肠道肿瘤对健康的危害极大,目前也是医学界研究的重点。肠道肿瘤的病因多种多样,目前一般认为与遗传、环境及炎症相关。大约有20%的患者有家族遗传史[37]。同时,不良的饮食习惯也是一个重要的原因[38]。研究表明,肠道内的腐败菌能将食物中的部分成分发酵并转化为致癌物质,如产生氨化物和硫化物,并且也能将前致癌物转化为致癌物[39]。因此,肠道菌群与肿瘤的发生也有着密切的联系。益生菌能调节肠道菌群,减少肠道内腐败菌的数量,有助于减少消化过程中致癌物的产生,同时对肠道的吸收功能和免疫功能具有调节作用,可以作为预防和治疗肠道肿瘤的辅助手段。目前,益生菌辅助治疗肠道肿瘤的应用和研究已取得一定进展,但大多仍停留在体外研究阶段。就现有的研究成果来看,益生菌的作用主要集中在减轻癌症并发症、抑制肿瘤细胞生长和诱导肿瘤细胞凋亡等方面。例如,张菊芬[40]通过在常规治疗基础上给予双歧杆菌活菌胶囊,有效地治疗了消化道肿瘤诱发的肠道功能紊乱,并且没有不良反应出现。Orlando等[41]研究了Lactobacillus paracasei IMPC2.1和Lactobacillus rhamnosus GG对胃癌和结肠癌细胞的抑制作用。结果表明,无论是活菌还是热处死的菌体细胞,均能抑制以上2种癌细胞的生长或诱导其凋亡。Escamilla等[42]研究了Lactobacillus casei和Lactobacillus rhamnosus GG的无细胞上清液对结肠癌细胞侵袭力的抑制作用,结果显示出这2种乳杆菌的上清液均能有效抑制癌细胞的侵袭。同时,经过对上清液的检测,测出其抑制复合物可能是一种蛋白质或多糖,并且该物质包含1个100 kDa和1个50~100 kDa的部分。益生菌能诱导肿瘤细胞凋亡的作用应当引起研究者的重视,这个作用可能会为肿瘤治疗打开一扇新的大门。在抗癌和辅助治疗癌症并发症方面益生菌潜力巨大,虽然目前的应用和研究尚处于起步阶段,但是现有的数据已经为我们描绘了一个光明的前景。
2.5 益生菌在乳糖不耐受治疗中的应用乳糖不耐受是指肠道无法消化乳糖,进而造成腹泻和腹胀等症状的一种疾病。该病多发于亚洲人和婴幼儿。根据我国营养学家调查,20世纪末期我国3~5、7~8和11~13岁儿童的乳糖不耐受发生率分别为12.2%、32.2%和29.0%[43],可见乳糖不耐受的发生是相当普遍的。传统观点认为,乳糖不耐受的根本原因在于体内乳糖酶的缺乏,并且根据研究,这种乳糖的缺乏在一定程度上是可遗传的[44]。但后续研究发现,与健康人群相比,乳糖不耐受患者的结肠菌群在细菌总数和双歧杆菌数量上均有明显异常[45-46]。这个发现提示人们乳糖不耐受的发生可能与肠道菌群的改变相关。当前乳糖不耐受的常规治疗方法是服用乳糖酶,或是直接建议患者饮用发酵乳或干脆避开乳制品。这样的方法往往会给患者带来很大不便。益生菌中的乳杆菌能产生β-半乳糖苷酶,可以帮助机体分解乳糖,补充机体所缺失的乳糖酶。同时益生菌能有效调节肠道菌群,因此,可以将益生菌作为治疗乳糖不耐受的一种方法进行研究。就已取得的研究成果来看,益生菌能有效改善患者症状,降低患者氢呼气试验数值,同时不会引起其不良反应。陈青[47]使用了双歧杆菌和酪酸梭菌联合治疗婴幼儿继发性乳糖不耐受,结果显示患儿的症状得到了显著的缓解。Almeida等[48]研究了一种包含双歧杆菌和乳杆菌的发酵乳对乳糖不耐受的疗效。结果显示,在治疗4周以后,患者的症状明显减轻,同时氢呼气试验数值也明显降低。并且,在停止治疗后3个月,这种疗效依然存在。Ojetti等[49]研究了Lactobacillus reuteri和半乳糖苷酶对乳糖不耐受的疗效。结果表明,Lactobacillus reuteri有效改善了患者的胃肠道症状和乳糖呼吸试验结果,但效果不及直接使用半乳糖苷酶。当前,受技术和方法的限制,人们很难单独研究结肠部位的菌群,大部分研究样本直接取自粪便,这样就使得乳糖不耐受与菌群之间的关系显得很模糊,一定程度上制约了益生菌在该病治疗方面的研究,但这并不能掩盖益生菌显著的疗效,益生菌疗法依然值得推广。
2.6 益生菌在便秘治疗中的应用便秘看似是一个很普通,甚至可以忽略的疾病,但是一旦发作,往往会给患者带来很大的痛苦,同时由于粪便长期在肠道里积累,往往会诱发肠道腐败菌的繁殖而造成毒性物质的堆积,因此必须对该病引起足够重视。在我国,成年男性的便秘发病率为2.11%~6.10%,女性为9.68%~12.00%[50]。便秘就其病因,可以分为器质性便秘和功能性便秘。器质性便秘主要是由于直肠病变、内分泌疾病、肠道神经系统疾病等造成。功能性便秘的病因尚不明确,目前认为与饮食习惯和心理因素有关。当前,便秘的常规治疗手段包括服用泻药、促肠动力药、灌肠等方法。有研究指出,便秘患者肠道菌群与健康人群有着显著的不同。这种菌群的差别可能与便秘的发生互为因果,但无论是因是果,均不能忽视对菌群的调节与恢复。现有的常规治疗手段多从病因入手,忽视了对于菌群的调节,而益生菌具有改善肠道微环境、调节肠道菌群以及促进肠蠕动的功能,因此可以作为便秘的一项新的治疗手段加以研究。目前应用益生菌治疗便秘已取得了一定的效果,主要表现在能有效改善患者大便次数和大便性状,缓解患者不适症状等方面。王小蕾等[51]对现有国内外益生菌/益生元治疗功能性便秘的报道进行了Meta分析,结果显示益生菌/益生元能有效改善患者每周的排便次数和大便性状。An等[52]研究了乳酸菌对老年便秘患者的疗效,结果表明乳酸菌有效地增加了患者的排便次数和粪便重量,同时也改善了患者的粪便性状。就现有报道来看,益生菌在防治成人和老年人便秘方面效果较好,但是对青少年患者的治疗效果却往往不尽如人意。王俊丽等[53]对现有国内外应用益生菌治疗儿童和青少年功能性便秘的报道进行了Meta分析,结果显示在治疗青少年便秘方面,益生菌并无明显疗效,Korterink等[54]的研究结果也与其相同。究其原因,可能在于青少年的菌群结构和成人之间存在差异,这种差异导致益生菌的作用产生了差别。同时,值得注意的是,儿童在排便技巧上可能存在不足,而这种不足可能掩盖了益生菌的效果。临床上有对儿童进行排便指导的报道,并且对治疗便秘起到了一定的作用[53]。今后研究者可以从青少年肠道菌群的结构出发,同时结合青少年自身的行为习惯,研究出适合治疗青少年便秘的益生菌制剂。
3 展望
益生菌从发现之初至今,已走过了一个多世纪的时间。目前对其自身功能的基础研究以及对其的应用研究均取得了很大的进展,人们对其价值的认识也逐步深入。就目前的研究成果来看,相对于常规化学药物,益生菌有其独有的优势。首先,在某些疾病的疗效方面,益生菌制剂并不逊色于常规药物;其次,无论是活菌制剂还是菌体成分制剂,其来源均为人体正常菌群,更贴近于人体自身的特性;第三,益生菌在应用时通常显示出良好的安全性,无论作为主治药物还是辅助治疗手段,均可以放心使用;第四,益生菌具有生长迅速、生产成本低等特点,相较于昂贵的西药,有其价格上的优势。
现今国内益生菌的基础研究和应用研究已逐渐得到人们的重视,但相较于国外,仍存在一定的差距。主要体现在以下几方面:第一,菌体自身特性及其功能的基础研究不够深入,指标体系不完善。第二,先进的研究手段应用不够,无法体现更深层次、更细微的一些信息。第三,临床应用研究大多缺少后续的追踪观察,无法了解患者治愈以后是否出现复发或者其他一些因为益生菌而导致的不良反应。同时,目前亟待解决的另一个问题就是益生菌制剂生产和应用的国家标准尚未制定,很大程度上制约了益生菌制剂的发展。因此,我们应当重视这些差距,迎难而上。相信通过不懈努力,益生菌必将在人类的健康事业中发挥巨大作用。
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(2015-06-29收稿 2015-07-26修回)
(责任编委 王永怡 本文编辑 王 姝)
Use of probiotics in treatment of intestinal diseases
WU Ying-tao,YUAN Jie-li*
Editorial office of Chinese Journal of Microecology,Dalian Medical University,Dalian 116044,China
*Corresponding author,E-mail:zgwst@126.com
The intestine is themajor digestive organ in our body,sowhether it functionswellor not influences ourhealth.Probiotics can regulate intestinal flora and immunity,and its therapeutic value has been paidmore andmore attention to in recentyears.This review focuseson the use ofprobiotics in treatmentofseveral intestinaldiseases.
probiotics;intestines;intestinaldiseases;immune system
R151.45
A
1007-8134(2015)04-0245-06
10.3969/j.issn.1007-8134.2015.04.016
116044,大连医科大学《中国微生态学杂志》编辑部(吴英韬、袁杰利);116044,大连医科大学微生态学教研室(袁杰利)
袁杰利,E-mail:zgwst@126.com