人體腸道內存在數量龐大、結構復雜的正常菌群，腸壁中存在數量眾多的淋巴細胞，機體通過腸道黏膜與腸道中微生物相互作用，這些微生物包括定植于腸道中的以及機體攝入的。機體以腸黏膜為界，兩者相互作用，相互制約，處于動態平衡狀態。正常腸道菌群在促進免疫系統發育，維持正常免疫功能，協同拮抗病原菌入侵方面發揮重要作用。
大量科學研究表明，攝入活的微生物對機體有潛在益處，這些活的微生物被稱為“益生菌”。益生菌通過調整腸道菌群的構成，改善其“微生態平衡”對機體產生益處,尤其是通過修飾腸道相關淋巴組織 GALT 的免疫應答。益生菌是指那些通過食物攝入且無致病性 ,并通過各種機制對宿主產生益處的微生物。“益生菌 ”逐漸被定義為“生命所需 ”。益生菌一般包括乳酸桿菌和雙歧桿菌 ,后者為母乳喂養兒腸道定植菌的優勢菌種。本章節主要闡述腸道正常菌群、免疫和益生菌間關系 ,目的在于明確益生菌的作用機制。
一、新生兒腸道正常菌群的定植及構成
生命早期腸道菌群源于環境中微生物 ,新生兒出生前腸腔內是無菌的 ,細菌定植和定植菌種類型受諸多因素影響 ,如分娩方式（陰道分娩或剖宮產）、母親飲食（益生菌的應用）、嬰兒喂養方式（人工喂養或母乳喂養）等。新生兒腸道菌群在生后最初幾周內變化很大 ,數月后菌群結構穩定 ,2歲時菌群結構接近成人模式。雙歧桿菌是生后 1周嬰兒腸道優勢菌,構成母乳喂養兒腸道菌群的 60% ～90%,而配方奶喂養兒和成人雙歧桿菌數量較少 ,類桿菌是優勢菌 ,乳酸桿菌、葡萄球菌、腸球菌、鏈球菌和梭菌屬數量較少。
二、腸道正常菌群對免疫系統發育的影響
腸道正常菌群對腸道黏膜屏障功能和腸道成熟有著重要影響 ,而且是人體最大淋巴組織和腸相關淋巴組織發育所必需的。動物實驗研究表明最初定植新生兒腸道的細菌能夠調整宿主腸道上皮細胞的基因表達 ,導致腸道微生態環境發生改變 ,影響隨后菌群的定植。腸道最初定植菌對于刺激免疫正常發育至關重要 ,若生命早期缺乏微生物刺激或不足可導致腸道屏障功能障礙、炎癥應答減少、IgA應答障礙和口服耐受缺陷。在無菌環境中生存的小鼠不能產生口服耐受 ,沒有持久的 Th2免疫應答。對于新生兒 ,免疫紊亂可以通過重建腸道微生物群而得到校正 ,對新生兒微生態學研究表明生命早期暴露于微生物環境以及健康的腸道菌群可刺激小兒免疫的正常發育。
三、腸道原籍菌、病原菌與腸道免疫系統的相互作用
腸腔內細菌與腸上皮細胞、免疫細胞存在著持久的相互作用 ,這對于維持免疫內穩態十分重要。腸上皮細胞和樹突狀細胞代表黏膜免疫是接觸原籍菌和病原菌的首批細胞 ,在調控免疫應答方面發揮重要作用 ,對原籍菌產生耐受 ,對病原菌產生免疫應答。對于腸道微生態環境中的益生菌 ,腸上皮細胞和腸相關淋巴組織中的樹突狀細胞受模式識別受體（PRRs）調控 ,這些模式識別受體是識別病原體的特殊保守分子模式 ,這種模式識別受體對于致病微生物不是惟一的 ,同時識別原籍菌、病原菌和病毒。因此樹突狀細胞在免疫應答或免疫耐受的調節方面發揮重要作用。原籍菌和樹突狀細胞的相互作用引起抗炎反應或致耐受的免疫應答 ,而病原菌則誘導激活免疫應答。
四、益生菌對免疫應答的效應
某些益生菌通過直接調整免疫應答、加強腸上皮屏障功能、抑制病原體生長來協助維護腸道免疫的腸內穩定狀態。益生菌像原籍菌那樣 ,通過與上皮細胞和樹突狀細胞相互作用影響天然免疫和獲得性免疫應答 ,益生菌對免疫應答的效應表現為免疫調節而不是免疫活化。動物和人體實驗研究顯示益生菌可重點調節樹突狀細胞和調節性 T細胞的活性 ,而不是調節輔助性 T細胞應答本身。
五、益生菌對腸上皮細胞的效應
通過幼鼠模型研究了腸道屏障完整性和免疫應答的關系,鼠李糖乳桿菌 GG可以逆轉因牛奶而引起的腸道高滲透狀態,益生菌可能通過與 Toll樣受體 2相互作用來調節上皮屏障功能。益生菌通過調節上皮細胞信號轉導途徑以及細胞因子的產生,抑制全身性炎癥應答。腸道其他細菌通過抑制轉錄因子 NF2κB途徑對腸道上皮細胞產生免疫抑制性效應。
六、益生菌對樹突狀細胞的效應
樹突狀細胞在調節性 T細胞、Th1或 Th2方向發展方面發揮重要作用 ,益生菌可能通過上述機制以菌種和菌株依賴方式調節免疫應答。益生菌存在菌株個體差別地調節 IL210和 IL212的產生以及樹突狀細胞共刺激和成熟標記的表達。雙歧桿菌菌株通過骨髓來源樹突狀細胞和漿細胞來源樹突狀細胞顯著地增加 IL210產生;乳酸桿菌對于 IL210產生減量調節或無影響。雙歧桿菌菌株也下調 CD80 和CD40。而乳酸桿菌某些菌株通過未成熟樹突狀細胞上調共刺激分子、減少促炎細胞因子,誘導調節性細胞和免疫耐受。
七、益生菌在獲得性免疫應答中的效應
益生菌對輔助性 T細胞和調節性 T細胞的效應具有菌種特異性 ,乳酸桿菌的某些菌種刺激 Th1細胞因子產生 ,而其他菌種增強 Th2應答或誘導混合 Th1/Th2應答。腸道雙歧桿菌誘導的細胞因子模式具有菌株特異性 ,不同雙歧桿菌菌株可以誘導不同的甚至相對的免疫應答。牛乳過敏和濕疹嬰兒給予鼠李糖乳桿菌 GG治療后 ,外周血單核細胞產生 INF2 增加 ,含鼠李糖乳桿菌 GG的 4種益生菌混合物對 INF2 沒有影響 ,而是增加 IL24的產生。
在自身免疫性關節炎模型中 ,某些益生菌可以抑制Th1應答產生有益效應 ,而其他益生菌菌株通過誘導 Th1細胞因子應答使疾病惡化。益生菌針對口服疫苗表現出增強 IgA免疫應答效應 ,給生后 6個月的嬰兒益生菌混合物 ,針對 B型流感嗜血桿菌菌苗表現出增強 IgG應答效應。一些益生菌如乳糖雙歧β桿菌可以抑制體內 TGF2 產生 ,研究結果表明益生菌對天然免疫應答和獲得性免疫應答產生不同效應 ,尤其是與樹突狀細胞的相互作用可能是益生菌對免疫應答的重要效應。樹突狀細胞可受益生菌調節 ,誘導調節性 T細胞應答 /耐受應答或輔助性 T細胞免疫應答。為臨床應用選擇益生菌應該考慮對免疫應答的特異效應 ,重視臨床試驗特異的靶向功能和靶向人群的重要性。
八、益生菌的呈遞作用
益生菌有益效應依賴于以活菌的形式攝入。細菌必須在宿主消化過程中存活、能定植于腸道、接觸并且附著于腸道上皮細胞以調節它們在體內的效應。另外 ,熱滅活的益生菌可以引起胃腸道癥狀 ,益生菌產生細菌素、過氧化氫和生物表面活性劑 ,有助于細菌在腸道中存活。它們也可以上調粘蛋白編碼基因 ,這種基因刺激黏液產生形成一個保護性屏障。有效的益生菌將會適應健康菌群 ,不會替代原來的細菌。經研究表明口服益生菌鼠李糖乳桿菌 GG,可以在胃腸道傳代 ,粘附于腸道黏液和上皮細胞。LGG在口服后可以在腸道存活 1周 ,口服后采集糞便標本進行檢測用來作為細菌定植的標記。成人結腸活組織檢查的研究顯示 ,LGG定植持續時間比糞便標本所表明的時間更長。產生乳酸的微生物能夠降低腸道 pH,有利于更多有益生物的生長 ,研究顯示 LGG通過創造一個促進雙歧桿菌生長的環境來改變腸道微生態環境 ,并且 LGG增加總的厭氧菌的水平 ,尤其是雙歧桿菌、擬桿菌和梭狀芽孢桿菌。LGG不替代其他種類的乳酸桿菌,或增加乳酸桿菌的總數。細菌定植是短暫的 ,在使用 LGG中斷 7～10天后 LGG不能從大便中培養出來。
九、益生菌效應的特異性
益生菌的不同菌種、不同菌株在體內外有著不同的效應。益生菌的臨床效應和實驗室效應不能由一種益生菌所承擔 ,甚至不能由相同菌種的不同菌株所承擔。例如 ,在一項雙盲安慰劑試驗中比較鼠李糖乳桿菌 GG和 4個益生菌混合物治療嬰兒濕疹的效應 ,僅發現鼠李糖乳桿菌有有益效應 ,而益生菌混合物卻沒有。另外 ,LGG可以針對輪狀病毒增強IgA應答 ,這在不同菌種不同菌株沒有發現。例如,羅伊乳桿菌的一個菌株特異性地抑制干酪乳桿菌誘導的 IL212、IL26和 TGF2 的產生 ,抑制干酪乳桿菌誘導的對樹突狀細胞共刺激標記的上調作用。
總之 ,益生菌對樹突狀細胞和 T細胞有重要的免疫調節作用 ,而不是直接影響 Th1或 Th2活性。希望益生菌能安全的用于臨床實踐 ,益生菌菌種和菌株的選擇將由菌種特異性效應譜所決定。
