益生菌对高脂血症调控机制及治疗研究进展

张宗祎，胡玥，张玉林，徐朝枝，胡丽娜（通信作者*）

（1.桂林医学院公共卫生学院，广西 桂林 541000；2.山西省心血管病医院 心内科，山西 太原 030000）

0 引言

得益于经济社会的高速发展，我国居民的生活水平不断提升，食物种类也日益丰富。但与此同时营养过剩的问题也日益凸显，与过大的社会竞争压力一道，成为危害人群健康的重要危险因素，迫切需要更多的关注。最近几年的研究显示，我国人群高血脂及冠心病等心血管疾病的发病率有逐年上升趋势，并且罹患这些疾病的人群也日益年轻化[1]。 2020 年中国居民营养与慢性病调查报告显示，我国 18 岁及以上成人高脂血症的患病率一直呈缓慢上升状态，已经超过了2015 年调查时的40.40 %[2,3]。作为一类由脂质代谢失调进而引发体内血脂升高的代谢性疾病，高脂血症的主要病理特征为血浆总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)及高密度脂蛋白(HDL-C)的异常升高。临床降低血液胆固醇水平的主要策略有以下3 点：改变生活方式、调整饮食习惯和应用药物。然而，他汀类等常规药物治疗费用昂贵，而且往往会导致有害的副作用。出于这个原因，人们正在寻求其他可以兼顾成本和治疗效果的方法。肠道益生菌因而作为潜在的降胆固醇药物走入了人们的视线中。现阶段的国内外研究结果都表明，益生菌与脂质代谢之间存在着千丝万缕且错综复杂的关系[4]，益生菌能够通过多种途径参与甘油三酯及胆固醇的合成，从而进一步调节脂质代谢[5]。故本文将益生菌的有益生理作用及其降胆固醇作用分子机制的研究进展作为焦点进行综述。

1 益生菌的生理作用

迄今为止，学术界对益生菌已经有了一个较为清晰的认知，即能定植于人体肠道内，通过调整肠道微生态平衡，从而对人体健康产生有益效应，具有生物活性的一类微生物的总称[6]，同时早在2001年，WHO 和国际粮农组织也已对益生菌作了明确的定义，即一类有生物活性的微生物，被宿主适量摄入时能对其健康有益[7]。外界摄入的益生菌不单单可以补充并维持人体肠道菌群的稳定，还能够进一步保障人体健康。最近几年国内和国外研究者对益生菌的研究显示，益生菌能够发挥许多有益功效，在维持胃肠道健康状态[8]、抑制肠道病原微生物的繁殖[9]、增强免疫应答[10]、降低血清TC/TG等脂蛋白含量[11]等方面都产生了独到的作用。

1.1 保持胃肠道健康

肠道中存在着多种复杂的微生物群落。近年来，有许多研究报道这些微生物群落可能参与包括炎症性肠病和肠易激综合征等肠道疾病的发病机制和病理生理进展[12]。而益生菌的施用是维持或重塑人体健康的一项重要策略，尤其是益生菌对肠道内环境的保护作用，在过去几年中引起了人类医疗保健的极大兴趣[13]。已经有多个文献报道了不同的潜在机制以解释益生菌对肠道功能的有益影响[14]：首先，益生菌可以通过产生抗菌肽、与病原体竞争营养以及抑制病原体的粘附和易位来调节肠道菌群。其次，益生菌已被证明可以改善肠道免疫系统。第三，益生菌对肠上皮屏障也有一定程度的保护作用。

Deng 等人[14]通过实验观察了枯草芽孢杆菌(BAS) 和地衣芽孢杆菌 (BAL)对脂多糖(LPS)诱导的结肠炎症的干预作用，结果表明这两种益生菌可改善肠道功能，在减少血浆 TNF-α 浓度、减轻结肠炎症的同时减少有害菌落的数量。非活菌虽然也表现出有益作用，但活菌的功效更加显著。Mark[15]对研究坏死性小肠结肠炎的临床随机对照实验进行了汇总和综述，证实了益生菌降低坏死性小肠结肠炎的发病率这一作用，同时对不同菌种的作用效果也进行了探讨和展望。此外，还有许多基础和临床研究证实了益生菌通过直接调节肠道菌群对肠道内环境发挥保护作用，也有不少综述详细阐述了益生菌在这方面的作用，因此在这里不再赘述。

1.2 抗氧化

自由基产生自机体正常有氧呼吸的过程，在健康人体内，这些自由基会很快被各种抗氧化物质清除干净，可是当清除功能由于各种因素受到损伤时，自由基便无法分解而堆积，破坏细胞内部结构和功能。有不少研究已经证实了衰老、癌症等疾病都与自由基过量有着密不可分的关系[16,17]，因此及时补充抗氧化剂以使机体抗氧化功能得到恢复，对于清除自由基、维持身体健康有及其重要的作用，而最近的研究表明，益生菌可能也是一种有效的抗氧化剂。

曹护群等人[18]利用含B.rw PP9、B. cercis VP11、L. rhamnosus SWP05 和L. acidophilus DMBCT6 的混合益生菌悬液对“脾虚”犬只进行了饮食干预，结果表明，复合益生菌悬液的干预使得模型犬只血清中超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化氢酶等抗氧化酶活性显著上升，还可以显著降低丙二醛(MDA)的水平；而在Hane 等[19]的研究中，在连续6 周服用L. acidophilus La5 和B lactis bb12 混合益生菌制剂后，参与实验的30-60 岁的Ⅱ型糖尿病患者的空腹血清中抗氧化酶活性水平显著提升，表明益生菌对患者的抗氧化能力具有明显强化作用。Son Sung-Ho 等人[20]对从韩国传统发酵食品“jangajji”中提取的益生菌L. paraplantarum SC61 进行了进一步研究，发现其具有明显的DPPH 自由基清除活性。以上研究的结果都直接证实了益生菌的抗氧化能力，表明机体在得到益生菌的补充后自由基清除速度加快，机体抗氧化功能提髙。

1.3 缓解非酒精性脂肪性肝病

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种代谢应激性肝损伤，极易被肥胖、高血压、糖尿病等病理状态或疾病诱发，若不尽早进行干预和治疗，极易引起并发症导致进一步恶化[21-23]，最终演变为肝硬化、肝癌等不可逆转的结局。因此如何在NAFLD的早期进行控制以期恢复受损的肝功能，已经成为近年来的研究热点。

已有多项研究表明，在益生菌干预后可以有效改善肝功能和 NAFLD。李欣益等人[24]的研究发现，在双歧杆菌V9 干预后，NAFLD 模型大鼠不仅血清肝功能指标水平显著改善，同时肝功能受损情况也可以得到缓解；Famouri 等人[25]的研究发现，给予复合益生菌胶囊(含嗜酸乳杄菌、双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌)治疗NAFLD 患儿12 周后，患者的体重虽然没有明显降低，但谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)水平显著下降，提示肝功能损伤得到控制。而Duseja Ajay 等[26]采用多菌株益生菌制剂对NAFLD 患者进行了为期一年的治疗后，服用益生菌患者的肝脏病变相较于服用安慰剂的患者出现明显的减轻，同时ALT 的水平下降，可以看作益生菌对NAFLD 具有治疗作用的直接证据。总之，上述研究证实了益生菌对NAFLD 治疗作用的有效性。

1.4 降胆固醇

胆固醇在维持细胞本身完整性，进行正常细胞功能活动方面有着举足轻重的地位，但过高的胆固醇同样也是心血管疾病的直接诱发因素。一项研究表明，与具有标准血脂谱的人群相比，患有高胆固醇血症的人群有着三倍甚至更高的几率承受心脏病发作的风险[27]。已有研究证实，相较于对照组，服用益生菌显著降低了所有实验组的LDL-c 水平和总胆固醇水平[28]。

Ngongang 等人[29]进行的研究显示，持续摄入酸奶，特别是含有益生菌菌株的酸奶，可以显著降低Wistar 大鼠血清LDL-C/HDL-C 比率，也降低了心血管疾病的风险。最近，Zhu 等[30]研究了E.faecalis ATCC19433 对高胆固醇血症小鼠的降胆固醇作用，结果表明E. faecalis ATCC19433 不仅能降低血清和肝脏的低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总胆固醇(TC)，而且还能提高粪便中胆固醇的浓度。进一步的结果表明E. faecalis ATCC19433 可以通过增加肝脏和小肠中的ABCG5 和ABCG8 来促进胆固醇的排泄。以上结果均提示益生菌可能通过促进胆固醇的分解和排泄，降低体内过高的胆固醇含量，但其降胆固醇的具体分子机制，还有待进一步的探究。

2 益生菌降胆固醇作用机制探讨

2.1 胆盐水解酶(BSH)与益生菌

胆汁酸(BA)是胆汁的主要成分，首先由胆固醇合成，在肝脏中与甘氨酸或牛磺酸结合后储存在胆囊中，然后通过胆总管分泌到十二指肠。BA可促进膳食脂肪和脂溶维生素的乳化和增溶，有利于其被肠道细胞吸收。虽然大部分BA 在发挥作用后会被肠黏膜主动重吸收并送回肝脏（肠-肝循环），但一小部分被肠道定植的微生物群系转化[31]。在这些转化中，这些微生物产生的胆盐水解酶(BSH)起到了极其重要的作用。一些研究表明，BSH 活性不仅能够影响肠道微生物本身，也同样影响着人体的生理活动。事实上，最近的研究表明，BSH 和游离BA 参与了多种代谢过程，包括调节饮食中的脂肪吸收、胆固醇代谢、能量和炎症平衡。

Michael 等研究者[32]在2016 年就发现，植物乳杆菌CUL66(Lactobacillus plantarum CUL66) 有较强的胆盐水解酶活性，可以吸收培养基中的胆固醇。同时Caco-2 细胞（一种可模拟分化小肠上皮细胞结构和功能的人克隆结肠腺癌细胞）在用植物乳杆菌CUL66 处理后，其胆固醇的摄入明显减少。这项体外研究证实了益生菌通过BSH 活性有益地调节与肠道胆固醇代谢相关的多种事件的能力。而在2019 年，Wang 等[33]用高胆固醇饮食诱发小鼠高胆固醇血症后，使用植物乳杆菌AR113(Lactobacillus plantarum AR113)和干酪乳杆菌pWQH01(Lactobacillus casei pWQH01) 干预可以显著降低小鼠体重(BW)、血清总胆固醇(TC)和LDL-c 水平和动脉粥样硬化指数(AI)，同时这两种益生菌均表达了极强的胆盐水解酶活性。这一研究在机体层面提示益生菌菌株过表达胆盐水解酶可能通过减少胆固醇的吸收和增加胆固醇的分解代谢来降低高胆固醇血症。

2.2 NPC1L1 蛋白与益生菌

NPC1L1 蛋白是肠道胆固醇吸收中的的关键蛋白，它存在于小肠粘膜刷状缘上皮细胞上[34]。在对敲除NPC1L1 基因的小鼠进行的一项研究中，可以观察到NPC1L1 的缺乏能够显著减少胆固醇的吸收，而且NPC1L1 基因敲除小鼠对由西方饮食诱发的胆固醇水平升高具有完全的抵抗力。

Bao Le 等人[35]使用从盐渍发酵虾中提取的Lactobacillus plantarum FB003 菌株处理Caco-2细胞后，其NPC1L1 mRNA 的表达受到了抑制。Duval 等人[36]发现NPC1L1 基因在肠道中的转录受到肝X 受体(LXR) 激活子的下调。而LXR 是哺乳动物体内胆固醇代谢的中枢调节器，现阶段发 现 的种 类 有 两 种，LXR-α 和LXR-β。Huang和Zheng[37]报 道L. acidophilus ATCC 4356 株在Caco-2 细胞中以剂量和时间依赖的方式下调NPC1L1 的表达或上调LXR-α 和LXR-β 的表达。Wa 等人[38]在大鼠上进行的实验则证实，食用含益生菌的发酵乳确实可以使大鼠LXR-α 和LXR-β mRNA 的表达明显上升。

2.3 HMG-CoA 还原酶与益生菌

降低胆固醇水平最有效的方法之一便是抑制胆固醇合成。胆固醇合成的基本原料则是乙酰辅酶A，这一过程在体内涉及多个复杂环节。3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶催化HMG-CoA 还原为甲羟戊酸。该酶在胆固醇生物合成中至关重要，被认为是胆固醇合成途径中的限速酶。因而在高胆固醇血症的研究和治疗策略中，它是一个十分重要的研究目标，是近年来的“明星靶标”[39]。

益生菌对肝脏胆固醇合成速率的影响可通过测定HMG-CoA 还原酶水平来表现。一些研究报告称，在正常饮食中添加胆固醇或他汀类药物会抑制HMG-CoA 还原酶的表达[40]。一项对Lactobacillus plantarum DR7 的研究表明[41]34，DR7的无细胞上清液可以通过AMPK 的磷酸化，降低HepG2 细胞中 HMG-CoA 还原酶的 mRNA 表达(P＜0.05)。Park 等 人[43]研 究 了L. acidophilus ATCC 43121 菌株对饮食诱导性高胆固醇血症大鼠胆固醇代谢的影响，结果表明正常饮食组给予L. acidophilus ATCC 43121 可诱导肝组织HMGCoA 还原酶基因表达(P＜0.05)，这一结果与Wa等人[38]的结果相近。但高胆固醇饮食组喂饲L.acidophilus ATCC 43121 后HMG-CoA 还 原 酶 基因表达与对照组相比差异无统计学意义(P＞0.05)。此外令人遗憾的是，益生菌对HMG-CoA 还原酶表达的影响研究现阶段较少，相关结果仍然鲜有报道。因此，需要更多的研究来调查HMG-CoA 还原酶的表达与口服益生菌摄入量之间的联系。

2.4 胆固醇7α 和27α 羟化酶与益生菌

胆固醇在肝脏中降解为胆汁酸的途径主要有两种：中性或酸性途径。在中性途径的情况下，胆固醇类固醇环的碳7 首先被羟化。该反应由胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)促进，是胆汁酸生物合成中最重要的一步。而在酸性途径中，胆固醇首先被甾醇27-羟化酶(CYP27A1)转化为氧甾醇。接下来氧甾醇7α 羟化酶(CYP7B1) 将氧化甾醇转化为7α 羟基化的氧化甾醇。之后，7α 羟化的氧甾醇进入中性途径的后几步[45]。Jeun 等人[42]用L. plantarum KCTC3928 菌株喂饲C57BL/ 6 小鼠后，在小鼠粪便中检测到明显升高的胆汁酸水平，CYP7A1 基因表达和蛋白水平明显上调(mRNA水平增加80%，蛋白水平增加60%)。在另一项动物研究中，Park 等[43]发现，饲喂高胆固醇饲料时，观察到肝脏CYP7A1 的表达发生降低；而在饲喂正常饲料时，L. acidophilus ATCC 43121 可增加大鼠肝脏CYP7A1 的表达。Huang 等人[44]对Enterococcus faecium WEFA23 进行研究后得出的结论也支持了Park 的结果，即益生菌能够通过促进CYP7A1，增加胆汁酸排出。

3 结论和未来前景

之前的相关研究已经显示益生菌的降胆固醇作用的重要机制之一是抑制肠道胆固醇吸收，即抑制胆盐水解酶(BSH)介导的胆汁酸重吸收。然而最近的研究同样也表明，益生菌可以通过调控NPC1L1 蛋 白、HMG-CoA 还 原 酶、7α 和27α- 羟化酶的表达，参与胆固醇从吸收到排出的各个环节中，但这些机制仍需要进一步的研究深化。总之，益生菌作为一种无毒副作用的膳食补充剂，在临床应用方面未来可期。尽管益生菌最初是因为它们能够改善胃肠功能才得到推广应用，但越来越多的证据表明，益生菌对心血管系统和其他机体系统也同样具有有益影响。

综上所述，我们可以认为，通过添加益生菌改变饮食是降低血浆中胆固醇的具有成本效益且前景光明的方法之一。摄入特定的益生菌可能通过对胆固醇的吸收、合成、分解过程进行不同程度的干预，降低血清TC 和TG 等的水平，对高脂血症发挥治疗作用。因此，在之后的研究中，我们需要更多的临床及基础实验证据来探讨益生菌降胆固醇作用的基本机制，同时在更多动物实验中使用不同剂量的各种益生菌以测试它们的效应，并在进一步的实验中，评估益生菌及其菌株特异性效应的长期效果。