核心提示：益生菌是对人类和动物健康有良好影响的活微生物，益生菌在改善健康和治疗疾病上的应用已被大量报道。研究报道，益生菌在清除和降解不同类型的毒素上具有很好的潜力。
微生物毒素是由细菌、真菌和藻类产生的毒素。毒素可以是小分子和生物大分子，这些具有高度生物活性的化合物通过穿孔或修饰胞内成分影响特定细胞，导致炎症、免疫抑制、细胞毒性和致癌作用。那么针对体外(如食品基质)形成和体内产生的毒素，该如何防控呢？
益生菌是对人类和动物健康有良好影响的活微生物，益生菌在改善健康和治疗疾病上的应用已被大量报道。研究报道，益生菌在清除和降解不同类型的毒素上具有很好的潜力。在这里，我们重点介绍益生菌在消除细菌毒素上的机制。
一般来说，细菌毒素分为两大类，内毒素和外毒素。内毒素也被称为脂多糖(LPS)，由亲水性多糖和疏水性成分(脂质A)组成，通常是革兰氏阴性菌外膜的成分，具有潜在毒性;外毒素可由由革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌分泌到胞外，根据细菌的不同，外毒素可以是蛋白质或非蛋白质(如脂肽)[1](注：此处非原文中的解释，而引用MICROSCOPEMASTER网站的内容)。外毒素如我们组所研究的蜡样芽胞杆菌产生的呕吐毒素(cereulide)、肠毒素(HBL)，此外，金黄色葡萄球菌产生的毒素也属于外毒素(笔者注)。
从作用方式来看，细菌外毒素主要有以下作用方式：破坏细胞膜;阻止蛋白质合成;激活第二信使途径;结合到GTP结合蛋白或GM1受体(激活第二信使途径)。
表 1 外毒素作用机制
The mechanism of exotoxin functions
研究发现，益生菌可通过破坏或改变质膜的通透性、抑制蛋白质翻译和阻止GTP结合蛋白与GM1受体结合的机制来清除毒素或产毒素的病原体的能力(图1和表2)。早在2013年发表的一篇文章中，益生菌就用于治疗梭状芽胞杆菌引起的相关疾病。益生菌预防这些疾病的机制包括：阻断信号转导途径(即转录因子如cAMP反应元件结合蛋白、激活蛋白1和NF-kappa B)，抑制某些激酶(如p38丝裂原激活蛋白激酶)，从而影响进入结肠的中性粒细胞输入、结肠细胞凋亡和可能引起的炎症。
图1益生菌对产毒素细菌的清除机制
Removal mechanism of toxin-producing bacteria by probiotics
表 2 益生菌和病原菌之间的相互作用以去除微生物毒素
The interactions between probiotics and pathogens to remove microbial toxins
益生菌可抑制致病菌或其毒素的粘附。真核细胞表面的毒素或粘附素与其宿主寡糖受体之间的相互作用是各种疾病感染的机制。例如志贺毒素是志贺产毒大肠杆菌的毒力因子，通过28S rRNA内吞进入宿主细胞后发挥作用。Ogawa等人报道了包括干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌在内的乳酸杆菌对志贺产毒大肠杆菌具有杀菌和抑菌作用。与酿酒酵母共培养不仅降低了肠毒素性大肠杆菌的粘附，而且还降低了热不稳定毒素的B相关基因亚基(eltB)的表达。
益生菌代谢物可清除致病菌及其毒素。如波拉氏乳杆菌能分泌一种蛋白酶，分解外毒素及其受体的结合位点，从而抑制毒素A受体附着在靶细胞上。利用工程益生菌在表面表达受体模拟物是一种具有前景对抗和清除产生的毒素的方法。当口服这些益生菌时，它们会附着在肠道腔内的毒素上，以中和毒素，从而抑制病原体与肠道上皮细胞的粘附。如James C. Paton团队开发了一种新的大肠杆菌菌株，来治疗由肠毒性大肠杆菌(ETEC)引起的腹泻，这种重组菌株能中和93%以上的毒素。他们用不同的方法设计了嵌合的LPS受体模拟物，该受体模拟物具有附着于不耐热肠毒素的能力。
总体而言，益生菌在减轻毒素方面的研究还很少。工程益生菌的提出为消除和中和产生的毒素或致病菌的影响提供了更多可能。但是，对这类益生菌的生物安全性评估对于其在人体和牲畜中的使用至关重要。因此，还需要进行更多的研究，以开发适用于商业的特定益生菌菌株，为结合或灭活微生物毒素提供新的选择。
参考文献：
[1] https://www.microscopemaster.com/
原文：Ghadaksaz A, Nodoushan SM, Sedighian H, Behzadi E, Fooladi AAI. Evaluation of the Role of Probiotics As a New Strategy to Eliminate Microbial Toxins: a Review. Probiotics Antimicrob Proteins. 2022;14(2):224-237. doi:10.1007/s12602-021-09893-2.
