综述乳酸菌对抑郁症的改善作用

国立东 王丽群

（1 黑龙江中医药大学药学院 哈尔滨150040 2 黑龙江省农业科学院食品加工研究所 哈尔滨150086）

抑郁症（Depression）是一种常见的精神疾患，是引起全球疾病负担的主因之一[1]，主要表现为悲伤、焦虑、无望、易怒、不安等，甚至自杀[2]，严重危害个体的生活质量。据世界卫生组织（WHO）最新统计，全球患抑郁症人群超过3 亿，且遍布各个年龄段[3]。健康人群中处于抑郁亚临床水平的个体数正逐年增加[4]，约有20%的人群在其整个生命关键节点均会遭受抑郁[5]。寻找防治抑郁症的有效途径成为研究热点。随着组学技术的发展，肠道微生物功能逐渐被揭示，其可影响大脑及行为[6-7]，并与抑郁症、自闭症、帕金森症、阿尔茨海默症等神经系统疾病的发生、发展密切相关[8-11]。肠道微生物对脑及行为的影响是通过肠-脑轴（Gut-brain axis）完成的，肠-脑轴是肠道与大脑之间的信息交流系统，由免疫、神经内分泌和迷走神经途径构成，这些途径实现了肠道微生物与宿主之间的相互交流，构成了微生物-肠-脑轴（Microbiota-gut-brain axis）[12]。肠道微生物对脑发展、功能甚至行为的调节作用具有双向性，即肠道微生物可改善脑部疾病，如临床上已成功利用粪便微生物移植治疗神经精神疾病[13]，反之，脑部变化也能改变肠道微生物的组成，如抑郁症患者肠道菌群结构发生了很大改变[14]。靶向调节肠道菌群已成为预防与治疗神经精神疾病（包括抑郁症）的新策略。乳酸菌为益生菌的主要来源，主要包括乳杆菌属、双歧杆菌属和肠球菌属等，其作为肠道内有益微生物，可调节肠道菌群平衡，并在抑郁症的预防与治疗上起积极作用[15-19]。动物模型和/或人体临床试验显示抗抑郁乳酸菌菌株主要集中在乳杆菌属和双歧杆菌属[20]，这种对精神疾病防治具有促进作用的乳酸菌被称为精神益生菌（Psychobiotics）[21]。本文主要对肠道菌群与抑郁症的关系，具有抗抑郁作用的乳酸菌种类，乳酸菌对抑郁症的改善作用及机理进行综述，为抗抑郁乳酸菌的筛选及其作用机理研究提供指导，也为防治抑郁症益生菌产品的开发提供参考。

1 肠道菌群与抑郁症

肠道菌群与抑郁症的发生发展密切相关。抑郁症患者的“抑郁菌群（Depression microbiota）”植入无菌小鼠肠道内，会使其产生抑郁样行为，而源自健康个体的“健康菌群（Health microbiota）”则不会[22]。Kelly 等[23]将重度抑郁症患者和健康个体粪便菌群分别给予抗生素处理4 周致菌群缺乏的大鼠，发现抑郁患者粪便菌群的植入能诱导菌群缺乏大鼠抑郁行为和生理特性的改变，包括兴趣缺失和焦虑样行为，以及色氨酸代谢的改变。由此说明，肠道菌群直接影响抑郁症的发生发展，微生物-肠-脑轴已成为其关键调节器。此外，研究人员通过慢性可变应激诱导复制抑郁大鼠模型，发现抑郁大鼠肠道菌群在门和属水平上发生了显著变化[24]，与健康人群相比，抑郁症患者肠道菌群中拟杆菌门、变形菌门、放线菌门水平明显升高，而硬壁菌门水平显著降低，粪杆菌属（Faecalibacterium）细菌丰度与抑郁症状严重程度呈负相关[14]，重度抑郁症患者肠道内双歧杆菌属和/或乳杆菌属数量明显低于健康人群[25]。由此推断，抑郁症的发生发展可能与肠道内有益菌的减少和有害菌的增加有关。

2 抗抑郁作用的乳酸菌

最初将乳酸菌与抑郁症建立关联的是一篇来自《医学假说》杂志的报道[26]，随后乳酸菌的潜在抗抑郁作用便通过动物实验证实[27]。目前，已有大量动物及人体临床实验证实了乳酸菌对抑郁症的改善作用，已报道的抗抑郁乳酸菌主要种属如表1所示。抗抑郁乳酸菌菌株常见于乳杆菌属和双歧杆菌属两个属，其中乳杆菌属以鼠李糖乳杆菌报道最多，而双歧杆菌属则以长双歧杆菌报道最多，通常采用单菌种或多菌种联合抗抑郁，多菌种联合使用时主要以乳杆菌属与双歧杆菌属内的菌种组合最为常见。

表1 具有抗抑郁作用乳酸菌的主要种属Tablel 1 The critical genus and species of lactic acid bacteria with anti-depression property

3 乳酸菌对抑郁症的改善作用

3.1 动物模型数据

乳酸菌抗抑郁数据最早由Desbonnet 等[27]报道，研究发现婴儿双歧杆菌35624 菌株可降低SD大鼠额叶皮质中5-羟吲哚乙酸（5-HIAA）和杏仁皮质中二羟基苯乙酸（DOPAC）水平，而5-HIAA、DOPAC 分别为5-羟色胺（5-HT）和多巴胺（DA）的代谢产物，并发现其可使母婴分离（MS）抑郁模型大鼠子代在免疫应答、抑郁行为以及大脑去甲肾上腺素（NA）水平上均趋于正常化[35]。自此之后，双歧杆菌一度成为抗抑郁乳酸菌的筛选目标之一。BALB/c 焦虑小鼠每天口服109CFU 水平长双歧杆菌1714 菌株，6 周后小鼠焦虑和抑郁行为明显改善，应激性体温升高也明显减轻[36]。研究人员利用葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导雄性AKR 小鼠复制慢性结肠炎模型，跳台实验显示模型小鼠出现明显焦虑行为，长双歧杆菌NCC3001 菌株干预后模型小鼠焦虑行为正常化，且好于空白组[37]。此外，MS 小鼠每天摄入108CFU 水平假小链双歧杆菌CECT 7765 菌株后焦虑水平明显降低，MS 诱导引起的小鼠下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴应答明显缓解，下丘脑神经递质水平趋于正常化[39]。

乳杆菌属为另一大类常见的精神益生菌。成年BALB/c 小鼠每天摄入109CFU 水平鼠李糖乳杆菌JB-1 菌株，28 d 后小鼠焦虑与抑郁行为均得到明显改善，JB-1 菌株可调节小鼠海马焦虑相关的γ-氨基丁酸（GABA）受体mRNA 表达水平，包括GABAAα2、GABAAα1和GABAB1b，并可明显降低压力诱导的血浆皮质酮水平升高[28]。在成年4～6月龄斑马鱼生存水环境中补充鼠李糖乳杆菌IMC501 菌株至终浓度达106CFU/g，28 d 后菌株干预的斑马鱼脑部脑源神经营养因子（bdnf）基因表达水平明显提高，表达量近于对照组2 倍[18]，这与传统抗抑郁药物通过上调海马bdnf 基因表达抗抑郁相一致[41]，同时脑部5-HT 信号/代谢相关基因表达水平明显提高，包括tph1a、tph2、htr1aa、slc6a4a 和mao 基因，并伴随肠道菌群中硬壁菌门数量增加及变形菌门数量降低[18]。无菌小鼠每天摄入109CFU 水平植物乳杆菌PS128 菌株持续14 d，发现PS128 菌株能明显增加无菌小鼠旷场实验中总运动距离，缩短其探索高架十字迷宫的相对闭臂所需时间，增加纹状体中5-HT 和DA 水平[34]，同样剂量PS128 菌株分别干预生命早期应激（ELS）小鼠和空白成年小鼠4 周，旷场实验结果显示所有干预小鼠自发活动及前额皮质DA 水平均明显增加，PS128 菌株可明显缓解空白成年小鼠高架十字迷宫焦虑样行为以及ELS 小鼠抑郁样行为，可使ELS 小鼠血清皮质酮和炎症细胞因子水平降低，抗炎细胞因子水平升高，可明显增加空白成年小鼠前额皮质5-HT 水平[16]。

双歧杆菌与乳杆菌属菌株联合使用同样具有较好的抗抑郁效果。研究人员通过条件性电极包埋模型大鼠和心肌梗塞模型大鼠先后评价了一种益生菌制剂的抗抑郁作用，该益生菌制剂由瑞士乳杆菌R0052 菌株和长双歧杆菌R0175 菌株组成，条件性电极包埋模型大鼠每天口服含109CFU 水平该制剂，2 周后其压力/焦虑分值明显低于安慰剂组[31]，同样剂量给予心肌梗塞模型大鼠，大鼠抑郁症状得到明显改善，且肠道通透性得以恢复[15]。此外，研究人员先后报道了一种商业化益生菌粉（EcologicRBarrier）对抑郁症的改善作用，该益生菌粉由两歧双歧杆菌W23、乳双歧杆菌W52、嗜酸乳杆菌W37、短乳杆菌W6、干酪乳杆菌W56、唾液乳杆菌W24、乳酸乳球菌W19 和W58共8 株乳酸菌组成，强迫游泳实验结果显示该菌粉可明显降低SD 大鼠抑郁样行为，与大鼠是否食用高脂饲料无关[19]，然而在遗传选择性抑郁模型FSL 大鼠中却发现高脂饮食可提高FSL 大鼠抑郁水平，给予该商业化益生菌粉的高脂饮食FSL 大鼠抑郁水平出现明显降低[42]，说明高脂饮食对不同受试动物抑郁症状影响不同，而该益生菌粉明确具有抗抑郁作用。

肠球菌属菌株在改善抑郁方面也具有一定的作用。Divyashri 等[40]研究发现小鼠每天摄入108CFU 水平屎肠球菌CFR 3003 菌株，28 d 后CFR 3003 菌株处理小鼠在旷场实验中心区内活动时间明显延长，在高架十字迷宫实验开臂中活动时间也明显延长，说明该菌株可增强小鼠探索行为并缓解焦虑，同时CFR 3003 菌株处理小鼠脑部氧化标志物明显减少，抗氧化物酶明显增加，并伴随GABA 和DA 水平增加。

综上所述，动物实验结果显示乳酸菌对抑郁症的改善作用是明确的，可通过调节与之相关的神经化学物质表达实现抗抑郁作用。

3.2 人体临床数据

人体临床数据是乳酸菌抗抑郁最直接的证据，研究报道通常采用随机单盲、双盲或三盲安慰剂对照临床实验设计，受试人群主要为抑郁症或相关疾病患者以及面对不同压力的健康人群，通过抑郁相关量表或评分表评价乳酸菌抗抑郁的临床疗效。

在随机双盲安慰剂对照临床实验中，每天给予怀孕和产后期间妇女6×109CFU 水平鼠李糖乳杆菌HN001 菌株，分别通过爱丁堡产后抑郁量表（EPDS）、状态特质焦虑量表（STAI）评价HN001菌株对产后抑郁症人群抑郁和焦虑症状的影响，发现摄入HN001 菌株的妇女在产后期间抑郁和焦虑分值明显降低[29]。重度抑郁症患者每天服用一种由嗜酸乳杆菌（2×109CFU/g）、干酪乳杆菌（2×109CFU/g）和两歧双歧杆菌（2×109CFU/g）组成的益生菌胶囊连续8 周，患者贝克抑郁量表（BDI）总分明显降低，同时血清胰岛素水平、稳态模型评估胰岛素抵抗指数、血清超敏C 反应蛋白（hsCRP）水平明显降低，血液中总谷胱甘肽水平明显提高[17]。

临床前研究表现出抗抑郁的乳酸菌，往往在人体临床实验中也会有积极作用。例如，在一项关于长双歧杆菌NCC3001 菌株的随机双盲安慰剂对照临床实验中，肠易激综合征（IBS）患者每天服用1×1010CFU 水平NCC3001 菌株，6 周后医院焦虑抑郁量表（HADS）抑郁分值降低2 分以上的患者比例是安慰剂组的2 倍，且患者生活质量评分明显增加[38]。在一项称为最严格的三盲随机安慰剂对照临床实验中，研究人员通过修订版莱顿抑郁敏感性量表（LEIDS-r）以及BDI 第二版和贝克焦虑量表（BAI）评估了商业化益生菌粉（EcologicRBarrier）干预4 周前、后健康人群情绪状态变化，每天摄入5×109CFU 水平益生菌的人群对悲伤情绪的整体反应明显下降，特别是沉思和攻击性明显降低，这表明该益生菌粉的摄入可能有助于减少与悲伤情绪相关的消极情绪[43]。此外，在一项随机双盲安慰剂平行对照临床实验中，健康人群每天口服由瑞士乳杆菌R0052 和长双歧杆菌R0175组成的益生菌制剂（3×109CFU），30 d 后霍氏症状核查表（HSCL-90） 显示人群的总体严重程度指数、躯体化障碍、抑郁以及生气-敌意指标明显改善，HADS 抑郁分值、应对核查表评分以及尿液皮质醇水平均得到明显改善，这表明该益生菌制剂可缓解健康人群精神痛苦[31]，然而与之相同的益生菌制剂及相同剂量的另一项为期8 周的随机双盲安慰剂对照临床实验中，采用蒙哥马利-阿斯伯格抑郁评定量表（DADRS）、修订版的临床疗效总评定量表（iCGI）、16 项抑郁症状快速评定量表-自评版（QIDS-SR16）、整体功能评估（GAF）以 及DASS 方法评价了该制剂对情绪低落人群心理测量结果的影响，发现其与安慰剂组无显著差异，且血液相关生物标志物指标，如hsCRP、IL-1β、IL-6、TNF-α、维生素D、BDNF，与安慰剂组也无显著差异[44]。由此说明，在人体临床实验报道中，乳酸菌的抗抑郁作用并不都是积极的结果，尽管已通过动物及其他人体临床实验得以证实，这可能与受试群体、样本数量、干预周期、治疗抵抗等影响因素有关。

4 乳酸菌抗抑郁的作用机制

乳酸菌可能通过多途径、多靶点实现对抑郁症的改善作用。病原菌感染可激活免疫系统，释放毒素和细胞因子，从而影响宿主行为、代谢及神经递质功能[45]，释放的细胞因子可诱导神经内分泌与中枢神经化学改变，从而引发抑郁[46]。乳酸菌可通过定植抗力、产生细菌素及增强肠道屏障与病原菌竞争上皮细胞受体，抑制和取代病原菌黏附到上皮细胞[47-50]，从而改善抑郁。重度抑郁症患者往往伴随高水平炎症标志物产生[51]，而乳酸菌则具有抗炎作用[40，52]，其在改善抑郁样行为时会伴随抗炎细胞因子IL2、IL4 和干扰素γ（IFNγ）水平升高，促炎性细胞因子IL6 和肿瘤坏死因子α（TNFα）水平降低[19]。此外，应激可引发肠道炎症，增加病原菌感染危险而引起肠道屏障功能障碍，进而影响肠道紧密连接结构与通透性[53]，通透性增加会导致腔内抗原、毒素和炎症化合物发生易位，进而打破肠动态平衡。因此，肠道紧密连接与上皮细胞通透性的调节作用对于维持应激介导的抑郁症患者消化道健康至关重要。乳酸菌可通过调节紧密连接蛋白促进肠道屏障的完整性[54-55]，可改善抑郁症状及肠道通透性[15]，其对肠道通透性的改善可能源于乳酸菌代谢产物或细胞壁组分的作用，且具有菌株特异性[56-57]。研究表明，氧化胁迫可诱发退行性疾病与情绪障碍，乳酸菌可代谢产生维生素（类胡萝卜素、叶酸等）、生物活性肽及多种抗氧化酶类（超氧化物歧化酶、谷胱甘肽还原酶等）[58-61]而拥有抗氧化防御系统，可通过清除和预防氧自由基（ROS）形成，排除氧气，与催化形成ROS 的金属离子结合进而减轻氧化胁迫引起的细胞损伤[62]。研究发现，乳酸菌在改善抑郁症状的同时血液谷胱甘肽水平升高[17]，且对氧化损伤介导的神经退行性疾病表现出神经保护作用[40]。此外，包括乳酸菌在内的肠道有益菌在代谢过程中可产生神经活性物质，如GABA、5-HT、儿茶酚胺类、乙酰胆碱源肽，并直接调节宿主行为，而某些微生物源肽和神经活性物质则间接调节宿主行为，如肠道上皮细胞活性分子的合成与释放[63]。益生菌及其它肠道微生物可代谢产生很多神经活性物质或其前体物质，包括短链脂肪酸、乙酰胆碱、5-HT、儿茶酚胺类、GABA、色氨酸、酪氨酸、生物素、维生素K、对羟基苯乙酸、间羟基苯乙酸、对羟基桂皮酸、苯戊酸、对氨基苯甲酸、吲哚乙醛、吲哚羧酸、腐胺、精脒、精胺、牛磺酸、尸胺以及一些肽类等，并将其释放到肠道内腔，与肠神经系统相互作用进而调节神经信号[64-70]。综上所述，乳酸菌对抑郁症的改善作用可能通过排除致病菌，抗炎，维持肠道上皮细胞通透性与紧密连接，抗氧化或产生神经活性代谢产物等途径实现。

5 结语

乳酸菌的抗抑郁作用已通过大量动物及人体临床实验得以明确，抗抑郁乳酸菌主要分布于乳杆菌属、双歧杆菌属以及肠球菌属，具有菌种和菌株特异性，其抗抑郁作用可能通过排除致病菌，抗炎，维持肠道上皮细胞通透性与紧密连接，抗氧化或代谢产生神经活性物质等途径实现，乳酸菌作为肠道固有益生菌，在抑郁症的防治上具有较好的应用前景。此外，抗抑郁作用乳酸菌菌株的筛选主要基于动物实验，尚无简便的体外筛选方法，随着组学技术的发展、微生物-肠-脑轴研究的深入，以及乳酸菌抗抑郁机制的明确，有望基于神经活性代谢产物的生成创建抗抑郁乳酸菌的体外筛选方法，为充分挖掘抗抑郁乳酸菌菌种资源提供帮助。