布拉氏酵母对抗生素相关腹泻作用的研究进展

董运海，张海波，陈智仙，张彦

(酵母功能湖北省重点实验室，宜昌 443003)

抗生素相关腹泻(antibiotic-associated diarrhea，AAD)指伴随着抗生素的使用而发生的、无法用其他原因解释的腹泻。临床表现可从轻度腹泻严重到结肠炎或伪膜性结肠炎，后两种病症伴有腹部绞痛、发烧和血样腹泻。AAD可在抗生素使用后的数小时出现，并可能持续至停药后的数月。使用抗生素的类型、患者的年龄(＜6岁和＞65岁)、住院治疗等均是AAD发生的主要危险因素[1]。

益生菌被定义为一种可食用的，摄入一定量时能够对人体健康起到促进作用的活体微生物[2]。绝大多数的益生菌微生物是细菌，而布拉氏酵母(Saccharomyces cerevisiae var boulardii，S.boulardii)则是目前研究最为深入的真菌益生菌[3]。在很多国家，这种酵母被用于预防和治疗腹泻以及其他胃肠道紊乱疾病。在我国，应用酵母益生菌防治胃肠道疾病仍未普及。为探讨S.boulardi在治疗腹泻时的优势，本文主要综述了AAD的特征，以及S.boulardii在预防和治疗AAD方面的特点、实验研究和临床应用。

1 抗生素相关腹泻

基本上所有抗生素都可能引起AAD，头孢菌素类、克林霉素、广谱青霉素类、阿奇霉素等引发的风险较高，且抗生素长期及联合应用时更易出现[2,4-5]。5%～39%的患者在抗生素治疗期间或结束后会发生AAD[2,6]。而小儿由于消化道功能和肠道微生态屏障不完善，免疫系统发育不健全，肠道微生态平衡稳定性差，因此风险更高，可达11%～40%[4]。年龄＞65岁的老年人，随着年龄增长，机体可出现免疫功能减弱、胃酸分泌减少、胃动力障碍及营养状态差等情况，同时肠道菌群的稳定性下降，感染风险增大，易引起肠道菌群失调，故也容易发生AAD[7]。

除开某些抗生素本身对胃肠道刺激而引发AAD以外，AAD发生主要的原因都可以认为是抗生素引起的肠道菌群失调，见表1。肠道菌群的生态平衡被打破后，肠道菌群参与的代谢过程发生紊乱，发生非感染性腹泻；肠道的屏障功能降低，某些条件性致病菌或病原菌在肠道内定殖和大量繁殖，从而导致炎症和腹泻[8]。

艰难梭菌(Clostridium difficile)是AAD的主要病原体，但也只占AAD发病原因的10%～25%[9-10]。C.difficile是一种专性厌氧革兰阳性芽孢杆菌，广泛存在于自然环境中，正常的肠道菌群能抑制其生长，属于条件性致病菌，健康人群的粪便中的阳性率约为3%，但住院病人的携带率可＞60%[11]。C.difficile可通过粪-口途径传播，其产生的外毒素A和B能破坏肠道黏膜，引发炎症。其孢子能在物体表面存活相当长的时间，耐热、耐酸、耐抗生素是其能在医疗卫生区域传播的主要原因[11]。

除C.difficile以外，产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)也是相对常见的AAD致病菌，有研究表明产气荚膜梭菌感染在AAD中达到了15%的比例[12-13]。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)、念珠菌(Candida)以及沙门菌(Salmonella)也是AAD的致病菌[11]。

2 肠道菌群紊乱和益生菌治疗

人体肠道内蕴含的微生物数量巨大，大多寄生于远端小肠、盲肠、结肠等部位。正常的肠道菌群中，类杆菌(Bacteroides)、双歧杆菌(Bifidobacteria)等专性厌氧菌占绝对优势，与肠黏膜上皮细胞紧密接触组成生物屏障，抵抗病原菌的入侵；以兼性厌氧菌为主的条件致病菌非肠道优势菌群，正常情况下对人体无害；而如变形杆菌(Proteus)、假单胞菌(Pseudomonas)等病原菌数量更少，多为过路菌，肠道微生态平衡时，定殖机会少。

抗生素的使用导致肠道菌群紊乱，主要表现为对抗菌药物敏感的类杆菌和双歧杆菌丰度和多样性明显下降，伴随着对淀粉糖的分解能力下降，而兼性厌氧菌如梭杆菌(Fusobacteria)和真细菌(Eubacteria)等数量显著增加[4,8]。

表1 AAD的分类、病因和发生机制

益生菌以足够量到达肠道时，帮助维持正常的肠道菌群结构，并能在肠道菌群紊乱时帮助恢复菌群生态平衡。多种益生菌菌株已被应用于临床研究防治AAD，常见的微生物属有芽孢杆菌(Bacillus)、乳酸菌(Lactobacillus)、乳球菌(Lactococcus)、双歧杆菌(Bifidobacterium)、酵母菌(Saccharomyces)和链球菌(Streptococcus)等[2,14]。单个菌株独立使用或多种菌株联合使用都有报道，但目前的研究已表明，益生菌预防AAD具有菌株特异性[15]。其中报道最多、证据最为充分的是鼠李糖乳杆菌L.rhamnosus GG和S.boulardii[4,16]。

3 布拉氏酵母的特异性

布拉氏酵母(S.boulardii)是1923年由法国微生物学家亨利-布拉德从荔枝和山竹果中发现并分离，1962年该菌株开始作为处方药应用于治疗人类腹泻。不同于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，S.boulardii缺乏利用半乳糖和形成孢子的能力，因此一直被认为是酵母属下面的一个独立的物种。近些年来随着分子种系遗传学的发展，S.boulardii也被重新确认为酿酒酵母的一个亚种[17-18]。

人体胃肠道对于微生物而言是相对严苛的环境：胃部2.5～3.5的低pH值对大多数微生物都具有破坏性；而随着胃延伸至十二指肠，胆汁、胰液和各种消化酶加入，pH值逐渐升高，环境变得更加恶劣。益生菌想要在胃肠道内存活，必须具备较强的耐受性。而S.boulardii相对于普通酿酒酵母，在生理特性上具有明显优势：大多数酿酒酵母菌株都只能在30℃的环境中进行生长代谢，而S.boulardii能在37℃和酸性环境下生长良好，而且对消化酶、胆汁盐具有耐受性。此外，药代动力学研究表明，口服摄入S.boulardii后，三日内S.boulardii在结肠中的浓度达到了一个稳态，而停止服用2～5d后，排泄物中即没有了酵母身影[19]。这些特性都使其相较于其他酵母更具有益生菌属性。

S.boulardii作为酵母益生菌，与其它细菌类益生菌相比，具有独特性。人体胃肠道大约有1014个细菌，而酵母只占肠道菌群中不到0.1%，且大部分情况下是白色念珠菌(Candida albicans)。虽然酵母在肠道菌群中丰度小，但由于其本身细胞大小是细菌的10倍以上，所以其具有明显的空间位阻作用。此外，微生物的耐药性存在水平方向的传递，不同细菌间抗生素耐药遗传基因的传递可能导致致病菌也具有了耐药性，这是细菌类益生菌使用的最大争议[3]。而这种遗传物质的传递不会发生在细菌和酵母之间，这使得对抗生素天然耐药的酵母在抗生素治疗期间使用更安全。

4 作用机理

S.boulardii在AAD防治方面具有独特活性，虽然目前具体的作用机制并未清晰[20]。但大量实验研究提出了以下几个方面的潜在机理。

4.1 抗毒素作用

S.boulardii分泌一种54 kDa的蛋白酶，能中和C.difficile产生的毒素A和B，抑制毒素与肠受体的结合；还分泌一种63kDa的蛋白磷酸酶，能通过脱磷酸作用抑制致病性大肠埃希菌内毒素LPS的毒性；此外，S.boulardii产生的一种120kDa的蛋白酶，这种蛋白可以通过减少环腺苷酸的形成和抑制氯化物的分泌，拮抗霍乱毒素[21]。

4.2 抗菌和调节菌群

S.boulardii是肠道内存在的几种益需氧菌，黏附肠道黏膜的能力较强，能为肠道黏膜形成天然屏障层，阻止病原菌的吸附和入侵[22]；S.boulardii本身细胞表面的多种寡糖结构能吸附大肠埃希菌和沙门菌等有鞭毛的细菌，还可吸附如C.albicans等带有黏性毒素的病原菌，阻断它们与肠刷状缘膜结合，最终随S.boulardii由肠道蠕动排出体外[23]。

S.boulardii细胞壁的多种结构如葡聚糖、甘露糖蛋白和几丁质是肠道菌群良好的发酵底物，特别是各种产短链脂肪酸(SCFA)的厌氧菌，这也帮助解释了S.boulardii能显著提高肠道内SCFA的含量。产SCFA的细菌如毛螺菌科(Lachnospiraceae)和瘤胃菌科(Ruminococcaceae)构成了正常肠道的优势菌群。抗生素使用后造成肠道固有和最常见菌群的丰度下降至少一个数量级[22]，而S.boulardii能帮助重建正常的菌群结构。同时，正常肠道菌群处于微生态平衡状态下，S.boulardii不会对肠道菌群造成破坏，并且通过上述机制有助于预防菌群失衡。

4.3 营养作用

腹泻中肠道黏膜受损，导致肠黏膜酶表达量下降、活性不足，同时水分流失，发生炎症。许多体外和体内实验证明S.boulardii表现出的营养作用能帮助肠道恢复内平衡。上节提到，S.boulardii能提高肠道内SCFA的含量。SCFA不仅有助于能量代谢，而且在维持大肠的正常功能和结肠上皮细胞的形态和功能上具有重要作用。

在人类志愿者的活组织检查中发现，口服摄入S.boulardii多日后，刷状缘膜酶如乳糖酶、蔗糖酶、麦芽糖酶、果糖酶等二糖酶的活性显著提高，有助于营养物质的分解和吸收，减少渗透性腹泻。此外，S.boulardii中含有大量的多胺类物质，主要是精胺和亚精胺。多胺类物质对细胞的分裂分化有重要作用，促进肠上皮细胞的成熟，有研究者认为多胺是S.boulardii营养作用的调节剂[19]。

分泌型免疫球蛋白sIgA由小肠上皮细胞分泌至肠腔中，结合细菌和病毒抗原，抑制细胞在肠粘膜的定殖。S.boulardii能刺激sIgA和其它分泌成分的增加，增强肠道的防御能力。S.boulardii的免疫激活能力部分解释了其对感染性AAD的作用机制[21]。

4.4 抗炎症作用

S.boulardii可以有效防止腹泻时炎症的发生。多个实验研究表明S.boulardii能干预宿主细胞的信号通路，减少促炎细胞因子如IL-8、IL-6、IL-1β、肿瘤坏死因子TNF-α、干扰素IFN-γ的产生。另外，该酵母能阻碍核因子NF-kB和丝裂原活化蛋白激酶MAPK的激活，减少一氧化氮NO的产生，增加过氧化物酶体增殖物激活受体PPAR-γ的表达，促进肠系膜淋巴结T细胞的重新分配，从而减少炎症反应[19]。

5 临床研究进展

上世纪80年代起，有研究者开始着手评估S.boulardii对于宿主的有益功效并研究其作用机理。同时，各种各样的益生菌也被应用于临床试验，研究安全性和功效性。S.boulardii成为第一个功效特性经临床双盲试验验证过的酵母菌株[3]。在防治AAD的研究中，S.boulardii是唯一一种酵母菌株，人群包括儿童(6个月～14岁)、成人、老年人(＞65岁)、住院病人以及门诊病人[24]。

随着循证医学的发展，对随机对照临床实验(RCT)质量的要求也越来越高。多篇系统性评价和荟萃分析对S.boulardii防治AAD的RCT进行了综述[2,20,24]。Szajewska等[24]于2005年分析了5篇RCT报道，共纳入了1076名参与者(包括儿童和成人，实验组564名，对照组512名)，结果表明，相较于对照组，S.boulardii将儿童和成人AAD的发病率从17.2%降低至6.7%(相对风险率RR=0.43；95%置信区间CI: 0.23-0.78；需治疗人数NNT=10)。十年后，Szajewska对自己的Meta分析进行了更新，这次新纳入了16篇RCT研究，共计4780名参与者。S.boulardii的摄入使AAD的发病率由18.7%降低至8.5%(RR=0.47；95%CI: 0.38～0.57；NNT=10)，再次证实了之前的结论。新的分析还表明，S.boulardii在降低儿童C.difficile引起的AAD方面具有更显著的效果(RR=0.25；95% CI:0.08～0.73)[20]。类似的结论在另一篇Meta分析中得到印证：McFarland博士综述了31篇益生菌预防AAD和治疗C.difficile相关腹泻的RCT研究，共计3164名参与者。S.boulardii能有效预防AAD(RR=0.37；95% CI: 0.26～0.52)，且对C.difficile相关腹泻的治疗具有显著效果[25]。Blaabjerg等的系统性综述总结了益生菌对门诊病人AAD预防的效果，4篇RCT文献共计1139例门诊病人参与S.boulardii预防AAD，结果显示S.boulardii对于降低AAD风险具有显著性意义(RR=0.41；95% CI: 0.30～0.57)[2]。

大量的临床实验证明了S.boulardii的安全性和良好耐受性，即使对于特殊年龄的人群(＜6个月的婴儿和＞65岁的老人)。而且目前已有将S.boulardii应用于早产儿坏死性小肠结肠炎的临床研究[26]。但学者也表示，对于特殊年龄人群、免疫缺陷者和危重病人，酵母有可能从肠道迁移至血液中，引发真菌血症，因此使用含S.boulardii的益生菌制剂需要特别考量[20,27]。

6 结语和展望

美国感染病协会和卫生保健流行病学学会在2010年给出的成人C.difficile感染临床指南中并未将益生菌作为推荐方案，理由是缺乏证据和有血液感染风险[28]。指南发表后，近年来大量研究性文献开始报道益生菌对C.difficile感染的防治。2015年，欧洲儿科胃肠病学、肝病和营养学学会给出的益生菌预防儿童AAD临床指南中，将S.boulardii作为了预防AAD的强烈推荐，对C.difficile引起的腹泻作为条件性推荐[28]。中华预防医学会微生态学分会在《中国消化道微生态调节剂临床应用共识(2016版)》中也肯定了S.boulardii作为益生菌对炎性肠病、抗生素相关腹泻的有益作用[30]。可见，随着临床研究证据越来越充分，S.boulardii将更多地应用于AAD以及其它肠道疾病的预防和治疗。

目前，除开法国BIOCODEX生产的药品布拉氏酵母菌散剂外，国外出现了胶囊剂型的S.boulardii，单独或与其它益生菌复配使用，作为日常膳食补充剂，预防旅行者腹泻、AAD以及其它原因造成的肠道微生态失衡。国内也有率先开发的菌株号为“bld-3”的S.boulardii。2017年全球益生菌市场销售额估计有480亿美元，并每年保持着7%的增长率[31]。S.boulardii的应用也将越发普及，并惠及千家万户。