噬菌体和益生菌联用助力人体肠道健康

肠道菌群在维持健康和预防疾病方面发挥着重要作用。尽管肠道菌群调节的临床应用主要局限于粪菌移植（FMT），但肠道膳食补充剂仍是一个重要的市场需求。作为可食用的商业非处方膳食补充品，益生菌被广泛使用在许多发酵食品中的天然成分或非发酵食品中的添加剂。益生菌是一类足量摄入时能够对宿主健康产生有益作用的活性细菌，它容易获得、成本相对低廉，可以促进营养物质的消化吸收、抑制肠道炎症、维持肠道菌群结构平衡、提高机体免疫力。其作用机制是与病原微生物竞争性排斥，通过占据肠道位置阻止病原菌附着，特定的益生菌在肠黏膜的特定部位黏附以后会定植下来并不断繁殖，直到形成稳定的菌群。近年来，益生菌的益生作用及良好的安全性引起了学者们的广泛关注。益生菌可以定植对人体有益的细菌，但是去除危害人类健康的细菌依然没有完美的方法。随着抗生素的过度使用，病原菌耐药性不断加剧，医院爆发性感染通常都是由一小群耐药病原体引起的，成为了长期卧床重症病人的一大致命隐患。由于新型抗生素的研发成本巨大，耗时较长，根本无法满足临床周转的需要。噬菌体是特异性裂解细菌的病毒，不侵染真核细胞，对人体具有安全性。噬菌体用于临床治疗细菌感染的热度重新升温。通过介绍美国Deerland公司开发的PreforPro噬菌体“鸡尾酒”产品和益生菌联合使用的两个临床试验（ClinicalTrials.gov NCT03269617和NCT04511221），阐述了二者联用促进肠道健康的临床试验效果和可能的协同作用机制。

噬菌体促进胃肠道健康的安全性和耐受性

肠道菌群被认为是影响人类健康的关键调节器，目前研究者正在积极寻求可选择性调节肠道菌群的新干预措施。噬菌体通过选择性杀死有害微生物，从而促进了有益微生物种群数量的增加。为了证实美国Deerland公司开发的PreforPro产品（包含4种裂解大肠杆菌的噬菌体，LH01-肌尾噬菌体，LL5-长尾噬菌体，T4D-肌尾噬菌体和LL12-肌尾噬菌体）的安全性和耐受性，2018年美国科罗拉多州立大学的研究人员展开了一项随机、双盲、安慰剂对照的交叉噬菌体干预试验（ClinicalTrials.gov NCT03269617）。在这项研究中，研究者纳入了43名自述存在轻、中度肠胃不适的健康成人，随机分配到安慰剂组或治疗组，治疗组噬菌体干预时间28天，间隔2周（图1）。结果显示，服用顺序对综合代谢结果没有影响，但胃肠调查数据存在单向和双向延滞效应。噬菌体治疗组的天冬氨酸氨基转移酶（AST）水平显著下降，但几种次要疗效指标的均值都在临床可接受范围内。患者自述服用噬菌体和安慰剂后，胃肠道不适症状均有明显改善。所以这项研究证明在目标人群中，使用PreforPro噬菌体商业制剂治疗既安全又可耐受，在促进肠道健康方面具有应用潜力。

图 1  研究设计示意图

噬菌体对健康成人肠道菌群和炎症因子的影响

噬菌体在20世纪初期曾被用作临床抗菌药物，越来越多的临床案例表明，噬菌体用于临床治疗是安全的。但是摄入特定噬菌体是否会破坏整个肠道微生态尚不清楚。2019年美国科罗拉多州立大学一项临床研究（ClinicalTrials.gov NCT03269617）发现，服用大肠杆菌噬菌体“鸡尾酒”产品PreforPro®会减少粪便中大肠杆菌的载量，通过α和β多样性参数的稳定证实了噬菌体不会破坏肠道菌群整体平衡，但特定种群数量发生了变化，包括产丁酸杆菌的增加和产气荚膜梭菌的减少。另外，噬菌体组受试者的促炎细胞因子白细胞介素4（IL-4）的水平显著降低，但这种变化与噬菌体相关机制尚不清楚。有一些研究表明细菌脂多糖（LPS）可通过MyD88和TRAM依赖性途径诱导IL-4产生，与全身炎症和细胞因子释放增加有关。与安慰剂组相比，噬菌体组受试者全血中的天冬氨酸转氨酶（AST）和碱性磷酸酶（ALP）含量降低。而啮齿动物模型经LPS刺激后，AST和ALP升高。因此，推测噬菌体通过减少细菌LPS的产生，从而降低IL-4的表达[2]。这些研究数据进一步证明在临床肠道炎症患者中噬菌体作为膳食补充剂和治疗剂，具有调节微生物种群的潜力。

噬菌体和益生菌联用改善肠道健康

研究表明服用噬菌体“鸡尾酒”产品PreforPro是安全和可耐受的，不会破坏肠道微生物群。在有益菌株与不良菌株竞争时，PreforPro噬菌体对乳球菌、乳杆菌、双歧杆菌和枯草芽孢杆菌等有益菌株的生长具有促进作用。美国科罗拉多州立大学研究者在2020年继续研究了Deerland公司的PreforPro噬菌体“鸡尾酒”与双歧杆菌乳酸亚种BL04联合使用时是否能发挥协同作用（ClinicalTrials.gov NCT04511221）。该研究将68名健康成年受试者随机分为3组，分别摄入安慰剂、益生菌（双歧杆菌乳酸亚种BL04）、益生菌+PreforPro，持续干预4周。结果发现三组中都有一定比例的患者消化症状得到改善。有趣的是，益生菌与PreforPro联合使用组受试者的乳酸菌属和双歧杆菌属等有益菌丰度增加。在这里噬菌体起到了类似于益生元的作用，和益生菌协同维持健康的肠道菌群平衡。

噬菌体和益生菌联合作用理论机制

益生菌作用过程缓慢、渐进、无特异性，与益生菌竞争性排斥的机制不同，噬菌体作用过程快速且特异性强。因此，噬菌体和益生菌在调节肠道种群类型和菌群平衡上具有互补特性，二者可构成一个组合系统，具有协同效应（图2）。

图 2 噬菌体和益生菌组合系统示意图

目前市面上有多种噬菌体和益生菌联合产品，比如Innovixlabs复合菌株益生菌，Bioschwartz益生菌，Natrol免疫生物冲剂等产品中都添加了PreforPro。一方面噬菌体可以消耗有害细菌的蛋白质和遗传物质用于自身复制，同时不会对有益的细菌产生负面影响；另一方面释放更多的噬菌体和营养物质，让好的细菌以之为食，即益生元。益生元对有益细菌的强化作用，会让日常摄入的益生菌活性更有效强大。所以我们要不断探索菌群与人类健康之间的联系，开发出只针对有害细菌的噬菌体“鸡尾酒”商业制剂。只有这样的噬菌体与益生菌复合成商业制剂才能为人类健康做出贡献。