益生菌与免疫调节及过敏性疾病的相关性研究进展

杨烨 滕尧树 尚海琼 马志祺 林小燕 李勇

研究表明，因机体所处环境及其自身营养变化发生定性和定量的改变，会导致过敏性疾病的发生，而益生菌通过参与调节机体免疫应答机制，在一定程度上起到防治过敏性疾病（例如过敏性皮炎、肠道过敏、哮喘、过敏性鼻炎等）的作用[1]。随着过敏性疾病发病率的逐渐增加，益生菌的使用及其对机体免疫系统的调节能力成为近几年的研究热点。但同时，益生菌的临床疗效性仍未完全明确，需进一步研究探讨。本文将总结近年来益生菌在免疫调节作用的进展，讨论不同种类益生菌防治肠道过敏、过敏性皮炎、过敏性鼻炎及哮喘的作用，以及益生菌联合特异性免疫治疗与单纯免疫治疗的疗效进行对比，综合探讨益生菌临床应用的优势和发展方向。

1 益生菌概况

远古时代，人类饮食中开始出现乳酸发酵类食品。自20世纪初俄国科学家诺贝尔奖获得者Elie Metchnikoff提出“酸奶长寿”理论至今，人们对益生菌的应用历经了100余年，其全球化发展达10余年[2]。从法国微生物学家Louis Pasteur在显微镜下观察牛奶与酸奶的区别，到第一批食品制造商利用细菌和酵母菌将牛奶制成发酵乳制品，人们逐渐认识到益生菌对人类健康的益处。从巴斯德研究所儿科医生Henry Tissier发现双歧杆菌（BB）并将其视为母乳喂养婴儿肠道菌群中的优势微生物，到德国教授Alfred Nissle利用士兵排泄物中的大肠杆菌治疗肠道感染疾病[3-4]，人们开始不断探索益生菌的价值。

益生菌是一种具有免疫调节、抗氧化活性和抗菌作用等维持宿主健康基本特性的“功能性食品”[5]。2001年联合国粮食及农业组织将益生菌定义为“当摄入足够量时，可有利于宿主健康的一种活的微生物”，并得到WHO的支持[6]。

2 常见的益生菌种类

益生菌作为一种主要经肠道使用的微生态制剂，由对机体具有有益作用的活菌和（或）死菌组成，尤其以活菌为主[7]。目前，用于临床及基础研究的益生菌种类繁多，包括约氏乳酸杆菌 、干酪乳酸杆菌、鼠李糖乳酸杆菌、嗜酸性乳酸杆菌、副干酪乳酸杆菌、保加利亚乳酸杆菌、长双歧杆菌、青春双歧杆菌、嗜热链球菌、粪肠球菌等菌株[8]。现有的微生态制剂大多为益生菌混合制剂，如双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、地衣芽孢杆菌、肠球菌三联等，除乳酸菌素片和嗜酸乳杆菌散是灭活制剂外，大部分是不同益生菌的活菌制剂[9]。

益生菌的生物作用来源于其细胞成分和DNA物质。有研究发现，乳酸杆菌的细胞成分脂磷壁酸、肽聚糖和脂蛋白均有免疫刺激性，鼠李糖乳酸杆菌DNA物质中的寡脱氧核苷酸序列在体外实验中可产生强烈的抗炎活性和免疫调节活性[10]。同时，不同浓度的益生菌可优先作用于大肠细菌的选择性生长[11]。但不同益生菌对肠道菌群增殖的影响是复杂的，与肠道微生物群的相互作用不能由单种益生菌进行解释。

3 益生菌与机体免疫调节

肠道细菌在微生物刺激及黏膜免疫中起关键作用，它为机体产生足够的免疫刺激以及免疫细胞的发育提供了特定信号[12]。Shi等[13]研究发现，无菌小鼠体内的上皮内淋巴细胞、血清免疫球蛋白（Ig）A、T调节细胞均较无特定病原菌小鼠少，从而影响黏膜抗原耐受性诱导形成。Pascal等[14]研究发现，在胃肠道，微生物群能通过平衡辅助性T细胞（Th）1和Th2细胞的活动来调节对不同抗原的效应或耐受反应；在肺部，微生物群通过调整Th2和Th17之间的平衡，从而在促进内因型哮喘极化中发挥作用。

Yang等[15]用口服婴儿BB治疗卵清蛋白（OVA）过敏小鼠2周，发生小鼠血清中OVA特异性IgE和IgG水平明显下降，且其脾细胞内IL-4、IL-5、IL-13的释放显著减少，从而降低了小鼠体温下降与腹泻的发生率。此外，研究发现BB对过敏性小鼠的保护作用还与抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）有关，即BB可通过环磷酸腺苷/蛋白激酶A（cAMP/PKA）信号介导，对树突状细胞产生抗氧化作用，从而减轻氧化应激反应，同时可抑制信号传导及转录激活蛋白（STAT）6，进一步降低黏蛋白（TIM）4表达。特定的乳酸杆菌菌株可通过产生半成熟DC上调的共刺激分子，引起T调节细胞的产生和免疫耐受形成，减少前细胞炎症因子的生成。亦有研究发现，益生菌及益生元对机体效应淋巴细胞、NK细胞-T和B细胞等形成也有一定作用[16]。但需要注意的是，其中许多机制是某些益生菌菌株或其代谢物所特有的，在描述其作用时不应扩大到其他益生菌或益生元。

以上研究说明，益生菌与机体免疫预防之间具有不可忽视的相关性。但由于研究设计不同、实验样本量大小、实验对象的个体差异以及肠道微生物的分类收集等，使得益生菌与机体免疫系统相关性的研究相对复杂[8]。

4 免疫系统与过敏性疾病

过敏性疾病是指机体接触某种或多种致敏物质（过敏原）后产生大量IgE，从而引起组织或器官功能障碍或损伤的一类疾病，其主要包括过敏性鼻炎、哮喘、特应性皮炎、过敏性胃肠道疾病和食物过敏，是全球最常见的疾病之一[17]。

过敏性疾病的发生、发展与机体免疫系统有关，其中2型免疫应答机制在变态反应性疾病中起着重要作用，能针对过敏原产生特异性IgE抗体。2型免疫应答包括Th2细胞、第二组固有淋巴样细胞（ILC）2、B细胞、一小部分分泌IL-4的NK细胞、分泌IL-4的NK-T细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞及其主要细胞因子[18]。在体内，各类2型免疫应答组成免疫复合体，并可能存在多种亚内源性，如高IL-5、高IL-3或高IgE，这些类型在过敏性疾病中的优势各不相同。大量研究表明，辅助性T淋巴细胞（CD4+）的两个亚群——Th1/Th2细胞失衡机制对过敏性炎症的发生起着关键性作用[19]。当体内Th1/Th2细胞失衡时，Th0细胞向Th2细胞优势分化，表现为Th2＞Th1免疫反应，从而引起过敏性炎症反应[14]。此外，小肠固有层中的Th17细胞、IL-17A、维生素A、维生素D、DC、分泌性IgA等均与过敏性疾病的发生、发展也有一定的相关性[20-22]。

5 益生菌对过敏性疾病的作用

5.1 益生菌对肠道过敏的作用 Bunyavanich等[23]研究了在婴儿期被纳入食品过敏观察研究联盟的226例牛奶过敏儿童，收集其3～16个月时的粪便样本，分别在入组时、6个月、12个月、之后每年直到8岁对其进行1次血清牛奶特异性IgE水平检测。结果发现在3～6个月被列入观察样本并随后产生对牛奶耐受性的患儿中，其婴儿期肠道菌群内存在丰富的厚壁菌门和梭菌类微生物。这说明婴儿早期肠道微生物群可能影响儿童食物过敏的发生。梭状芽胞杆菌和厚壁菌类菌群作为治疗食物过敏的候选益生菌，其成效有待研究。

Kim等[24]对长双歧杆菌KACC 91563和粪肠球菌KACC 91532是否能够减少食物过敏进行实验研究。该研究团队用OVA和明矾诱导6～8周龄白蛋白/c野生型小鼠，将其变成OVA致敏小鼠，之后给予长双歧杆菌KACC 91563和粪肠球菌KACC 91532。结果发现长双歧杆菌KACC 91563的细胞外小泡可与肥大细胞特异性结合，诱导细胞凋亡，但不影响T细胞免疫反应。Zhang等[17]在一篇涉及2 947例婴儿的试验及Meta分析中指出，无论在产前或产后，对母亲补充益生菌均能降低婴儿患过敏性疾病的风险（RR=0.78，95%CI：0.66～0.92），尤其是在孕妇和婴儿期补充益生菌，能更多地降低婴儿患食物过敏的风险（RR=0.77，95%CI：0.61～0.98）。但在产前或产后仅予益生菌，并不会影响婴儿患特应性过敏疾病的风险。因此，对益生菌防治食物过敏的作用及其机制仍需客观的评估。

5.2 益生菌对过敏性皮炎的作用 过敏性皮炎是常见的皮肤病之一，约20%的儿童和1%～3%的成年人受该病影响[25-26]。Reddel等[27]研究发现，肠道微生物多样性丧失可导致过敏性皮炎的形成，皮肤微生物群的紊乱与肠道微生物群的组成关系密切。此外，肠道菌群失调主要发生于中重度过敏性皮炎患者，且过敏性皮炎的严重程度与肠道BB及乳酸杆菌的数量呈负相关[28]。由此可见，分析肠道微生物对过敏性皮炎的潜在致病机制，为因肠道菌群紊乱引起的过敏性皮炎制定更好的预防及治疗方案是当前研究方向。

Wollina等[29]研究发现，补充益生菌能够改善肠道功能，预防因牛奶过敏引起的过敏性皮炎。补充某些特定益生菌例如鼠李糖乳杆菌（LGG）是减轻过敏性皮炎严重程度的有效途径。Huang等[30]综合分析13项发表在 PubMed、Medline、Cochrane Library Scopus 和 OVID数据库内的研究，发现LGG和植物乳杆菌对过敏性皮炎患儿特异性皮炎积分指数评分数值无显著影响；而发酵乳杆菌、唾液乳杆菌（PMA006）和混合不同菌株对其具有显著影响。Gulliver等[31]就益生菌对成人慢性手部湿疹治疗情况进行研究。在给予患者口服12周含有300亿个集落单位的益生菌肠包膜胶囊（包括嗜酸杆菌、干酪乳杆菌和鼠李糖菌属）后，记录成人慢性手部湿疹的临床评分与报告结果，发现大多数受试者手部皮炎得到明显改善，尤其是瘙痒症状迅速缓解。上述研究提示，某些特定益生菌菌种可在一定程度上治疗过敏性皮炎。

5.3 益生菌对过敏性鼻炎与哮喘的作用 1997年有学者首次提出了鼻炎和哮喘为“同一呼吸道，同一疾病”的概念[32]。流行病学研究表明，过敏性鼻炎（AR）与支气管哮喘（BA）的发病率有很强的相关性，约40%的AR患者可合并哮喘[33]。AR的存在是哮喘发病的危险因素之一。AR的4个主要症状为鼻塞、鼻痒、打喷嚏和流清涕。一项对美国、拉丁美洲和亚太地区过敏性鼻炎患者的临床调查报告显示，患有AR的成年人中，35%～50%认为鼻过敏症状对日常生活有一定影响[34]，包括生理及社会功能受损、睡眠紊乱、白天嗜睡、疲劳、易怒、抑郁以及注意力、学习能力和记忆力缺陷等。

Ren等[35]用双歧杆菌口服治疗OVA致敏的AR小鼠，结果发现能明显改善AR症状并降低小鼠血清OVA特异性IgE、IL-4和IL-10浓度，增加脾脏内CD4+、CD25+和T调节细胞数量。另有研究发现，口服乳酸杆菌CJLP133和CJLP243能促进小鼠体内Th1型细胞因子（IFN-γ）分泌，减少 Th2型因子（IL-4、IL-5和 IL-13）产生，从而调节Th1/Th2细胞平衡[36]。Miraglia等[37]对40例花粉诱导和并发间歇性哮喘的AR患儿进行随机双盲研究，发现实验组和对照组分别予BB混合物（长双歧杆菌 BB536，B infantis M-63，B breve M-16V）和同等剂量安慰剂，4周后实验组AR症状及生活质量较对照组明显改善。Wei等[38]对19项随机试验（5 157例儿童）进行Meta分析，发现益生菌能明显降低有过敏症状婴儿的喘息发生率。以上研究说明，益生菌在治疗AR和BA方面存在一定效果。

值得关注的是，益生菌作为过敏性疾病防治的一种新策略，在体外实验中能够明显改善免疫性指标，但其临床有效性仍不明确[8]。Kallio等[39]一项双盲实验，让有过敏性疾病高风险（父母至少一方为过敏性疾病）的孕妇从妊娠期第36周开始和其婴儿在出生后6个月内分别补充同等剂量益生菌混合物（包括LGG和LC705、短BB99和氟化物丙酸杆菌）和安慰剂作为实验组和对照组，结果发现对预防小儿13岁时过敏性疾病（湿疹、食物过敏、过敏性鼻炎等）发病均无明显效果。但对于剖宫产儿童，因其在出生时被剥夺了由母亲阴道产生的大量微生物，较经阴道分娩的儿童更加受益于益生菌的补充。在其出生后6个月内补充益生菌，可降低IgE相关过敏性疾病的患病率。挪威一项40 614例样本的大规模队列研究结果表明，在母亲妊娠期和婴儿期食用益生菌乳制品，当儿童3岁时过敏性湿疹和鼻结膜炎的发病率较对照组低，但哮喘的发病率比较差异无统计学意义[40]。

5.4 益生菌和特异性免疫治疗的联合应用 目前，特异性免疫治疗（SIT）被认为是唯一针对病因治疗过敏性疾病的方法，但其治疗有效率有待提高[8]。Xu等[41]用酪酸菌制剂联合SIT治疗过敏性鼻炎患者。6个月后，联合治疗组患者血清特异性IgE、Th2型细胞因子及变应原皮肤点刺试验阳性率均较对照组明显下降，AR患者鼻部症状明显缓解。同时，联合治疗组在7～12个月停药期间能够维持其治疗效果，而单纯SIT治疗组在停药1个月内出现治疗前的症状。另有研究发现，益生菌联合过敏原特异性免疫治疗（AIT）能够降低单纯AIT治疗哮喘的免疫指标[42]。以上研究说明，益生菌能够提高并维持SIT对AR和BA的治疗效果。但在其他过敏性疾病中，益生菌联合特异性免疫治疗的临床疗效有待进一步研究。

6 小结

综上所述，益生菌作为一种环境影响因素，可对人体免疫系统产生一定作用，其与过敏性疾病的发生、发展密切相关。目前研究大多选取某些特定益生菌进行实验，如双歧杆菌、粪肠球菌等，因此，益生菌对各类过敏性疾病的作用除考虑实验方法、观察时间、研究对象的差异外，还应根据不同菌种对实验结果进行客观分析。此外，益生菌对机体免疫系统的作用以及对过敏性疾病防治的应用机制在目前已有研究中并未全面阐述，仍需更深入的探讨和研究。