肠道健康靠它们！益生菌如何在你的肚子里当“超级打工人”

近日有研究团队在《Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety》期刊发表了题为“A comprehensive review of the characterization, hostinteractions, and stabilization advancements on probiotics:Addressing the challenges in functional food diversification”的综述。

益生菌对宿主生理的影响，主要可通过宿主与益生菌间的相互作用来阐释，这有利于更深入地领会益生菌赋予健康益处的复杂机制。基于对肠道生理学的理解，宿主—益生菌相互作用机制主要通过肠道屏障功能、微生物组、免疫调节以及微生物相关代谢物来体现。某些益生菌具有健康促进属性，如定植抗性、SCFA的产生以及受干扰的人类肠道微生物群的正常化，这在许多益生菌候选菌中较为常见。然而，一些促进健康的作用，如神经、免疫和内分泌方面的益处，是高度菌株特异性的。因此，了解益生菌的作用机制颇为复杂，即便在同一物种内，不同菌株也可能展现出多种潜在的作用机制。

近年来，借助多组学技术平台，研究者广泛探究了益生菌治疗或补充对肠道调节的影响，涵盖益生菌驱动的代谢物、肠道微生物群落转移及整体消化系统功能。此外，益生菌对各类胃肠道及器官疾病的影响也是近期研究的热点。除调节肠道微生物群及其整体环境外，益生菌还能通过调节免疫反应，有效减轻全身及肝脏炎症。这种炎症的减轻有助于肝脏疾病的康复过程，甚至促进从肝细胞癌状态向更健康肝脏状态的转变。

益生菌的“四大通关秘籍”

①加固“城墙”——肠道屏障

人体肠道屏障主要由上皮组织和淋巴组织的黏膜层构成，对于屏蔽有害的外来抗原极为关键。在正常生理状态下，肠道屏障功能的有效性依赖于这些组织所构成的复杂多维机制来维持。具体而言，保护性黏液层、抗菌蛋白、紧密连接蛋白、免疫球蛋白A以及前哨细胞等共同发挥作用，有效保护肠道免受异物渗透。肠道黏液层功能失调会导致异物进入血液。这种状况通常被称为肠漏综合征，最终可能引发自身免疫性疾病及炎症反应。近期研究已证实，益生菌菌株具有维持肠道屏障功能的能力。例如，通过对乙酰氨基酚诱导的急性肝损伤小鼠进行组织学观察发现，给予干酪乳杆菌Shirota可降低肠道通透性。

②维持“生态平衡”——调节微生物组

人类肠道微生物群由原核生物、真核生物及病毒构成，其生态系统自出生前便开始构建，并在儿童和成年期持续演变。婴儿期肠道微生物群变化迅速，主要源于分娩时的阴道和出生后的母乳，通常在2 - 3岁达到稳定。多种因素影响肠道初始定植，如新生儿基因、分娩方式等。6个月以下母乳喂养婴儿的微生物群以双歧杆菌为主，随着食物摄入，微生物群落进一步多样化和成熟，细菌家族丰度及细菌产物增加。

成年人结肠成熟后，会容纳大量微生物，形成复杂的微生物群落，这对维持宿主体内平衡和健康至关重要。但其组成具有动态性、个性化特点，且受外部因素影响，微生物组成的变化会引发代谢调整，进而改变宿主表型。宏基因组学是鉴定和注释肠道微生物群落功能的主要组学手段，然而，未分配序列所导致的偏差，是其在益生菌诱导的肠道调节研究中的关键限制因素。益生菌调节肠道微生物群、恢复“正常”稳态的能力是近期研究焦点。

③发射“信号弹”——产生代谢物

与肠道微生物群相关的代谢产物，在构建肠道稳态以及促进肠道与身体其他器官间的交流方面，起着至关重要的作用。这些代谢产物包含了一系列直接或间接由肠道微生物群或其饮食成分代谢过程产生的生物分子。代谢物测定的分析方法包括靶向和非靶向两种，其中鉴定与定量既可以是集中的，也可以是广泛的。在靶向代谢组学中，仅对所需的代谢物进行鉴定，并在必要时进行量化。相反，非靶向代谢组学旨在鉴定样品基质中的大多数代谢物。

尽管已经鉴别出众多类型的微生物衍生代谢物，但特别受关注的是短链脂肪酸(SCFAs)、胆汁酸(BAs)、色氨酸、吲哚、血清素和γ - 氨基丁酸，这些代谢物在肠道与大脑的连接、维持肠道稳态以及调节神经方面发挥着重要作用。在这些代谢物中，在阐释益生菌影响宿主稳态的机制方面，对短链脂肪酸的研究最为深入。短链脂肪酸，特别是丁酸盐、醋酸盐和丙酸盐，主要由特定的肠道微生物在大肠和结肠内发酵膳食纤维、抗性淀粉、蛋白质及粘蛋白产生。

④组建“维和部队”——免疫调节

某些益生菌菌株可通过分泌代谢物，或促使其他肠道微生物群落产生免疫调节或抗原代谢物，进而调节免疫系统。益生菌发挥免疫调节作用的机制之一，主要是通过益生菌与上皮细胞、DC、单核/巨噬细胞以及淋巴细胞的相互作用来实现的。益生菌调节免疫系统的另一机制是依靠抗炎功能。近期的研究表明，多种益生菌在治疗炎症性疾病方面显示出潜力，特别是在肠易激综合征和炎症性肠病领域。例如，一些研究指出益生菌通过调节肠道菌群和提高黏膜免疫调节作用，对肠易激综合征和炎症性肠病的某些症状具有显著疗效。近期研究聚焦于几种益生菌对肠道炎症性疾病的治疗作用，涵盖肠易激综合征、炎症性肠病、过敏性疾病及代谢性疾病。

当前，多组学技术的整合应用为深入解析益生菌作用机制提供了新的研究范式。然而，益生菌在加工储存及胃肠道传输过程中的稳定性问题，仍是其临床转化与产业化应用面临的关键挑战。例如，中国农业大学食品科学与营养工程学院的研究人员概述了提高益生菌耐加工贮藏稳定性和体内存活率的递送系统，强调了递送载体在保护益生菌稳定性方面的优势。未来研究应着力于建立菌株功能特性与临床效益的精准关联，以推动益生菌在精准医疗领域的科学应用。

参考资料：A comprehensive review of the characterization, host interactions, and stabilization advancements on probiotics: Addressing the challenges in functional food diversification. doi: 10.1111/1541-4337.13424.