学术报告厅

Maintenance and Improvement of Intestinal Microflora

冯颖

（复旦大学附属华东医院营养科，上海200040）

    人体的微生态系统(microecosystem)，由口腔、呼吸道、胃肠道、泌尿道和皮肤五大部分组成。其中，肠道微生态系统是最重要，也是最大最复杂。近年来，人类对于肠道微生态的认识，随着相关代谢组学、基因组学、分子生物学技术的不断发展，步入了新的境界，提出了肠道微生态系统作为潜在的药物治疗靶点的可能性［1］。

    肠道菌群与肠道微生态系统

    我们知道，人类肠道中存在着一个数量惊人和种类繁多的微生物生态系统，它们参与分解食物、微调免疫系统、分泌维生素K等营养物质、调节体脂含量、吞食食物残渣等诸多新陈代谢过程。科学家通过对一岁儿童肠道微生物的“跟踪”遗传分析［2］，揭示了婴儿出生前的无菌肠道，如何在诞生后从环境中获得其肠道内的微生物“居民”——产道、母亲的乳房，甚至是与兄弟姐妹或父母的接触，以及一年内这些细菌在肠道中生长及繁殖的过程。研究人员使用微阵列生物芯片定期评估菌群种类的变化，发现出生后几个月里，肠道菌群不很稳定，变化较快，至一岁左右，可形成与成人相似的菌群。有关体内微生物的遗传特征，与个体基因各50%来自于母父不同，人体内的微生物通常大部分来自母亲，但剖腹产手术往往可切断微生物从母体的继承，比较手术出生与正常分娩出生的同胞兄弟姐妹，其各自体内与生俱来的细菌结构常互不相同。事实上，人体是一个微生物的共生体，从出生到死去，人体内的微生物群落在不断变化，受食物、药物、环境等多种因素的影响。

    人类肠道内的细菌群落数量究竟有多少呢？有报道称［3］，至少有5600个细菌群落，肠道细菌可能超过1000万亿个，是人体细胞数的10倍以上。这是美国斯坦福大学医学院Relman等采用基因测序技术（焦磷酸测序法，pyrosequencing)首次获得到的关于人体肠道内菌落数量的准确数据，它较以往的培养鉴别法能检测到更多的细菌种类，尤其是无法计数的不能在体外环境中生长的罕见细菌。

    肠道内数以万亿计的细菌被统称为“肠道菌群”，它们和人体有着密不可分的互利共生关系，肠道菌群的组成直接影响着每个人的健康。许多研究证实，肠道菌群结构紊乱与糖尿病、肥胖症、冠心病、食物过敏、急慢性肠道炎症、肿瘤等诸多疾病有关。

    肠道微生态系统的维持

    肠道菌群中专性厌氧菌占90%~99%，其中又以类杆菌和双岐杆菌居多（＞90%），主要分布在回肠末端与结肠。通常，我们将肠道菌群分为生理性细菌（有益菌群）、条件致病菌（中间菌群）和致病菌（有害菌群），它们之间形成并保持一定的共生或拮抗关系，这种微生态的平衡，既受宿主遗传性的控制，更受宿主所处外环境的影响，与宿主的健康及疾病有密切关系。

    膳食结构的合理与稳定，对维持肠道微生态非常重要，反过来，肠道细菌又通过参与食物的消化、吸收，以及合成部分营养素等，调节着人体的新陈代谢。近30年来，有关人体肠道主要有益菌——双歧杆菌的研究结果，就是最好的例证：双歧杆菌通过分泌各种酶，有助于蛋白、脂肪和碳水化合物的分解；通过磷壁酸与肠黏膜上皮细胞特异结合，参与肠黏膜生物学屏障的形成，阻止或抑制致病菌、条件致病菌等入侵［4］，并刺激机体免疫系统的发育和成熟；通过发酵葡萄糖产生乙酸、乳酸和甲酸等有机酸，来降低肠道pH值和氧化还原电势Eh值，促进铁、钙和维生素的吸收，B族维生素的合成［5］，同时还能抑制痢疾、伤寒、变形、真菌等致病菌的繁殖［6］；通过降解亚硝酸胺［7］、调节和协调肠道内的菌群组合等起到抑癌、抗肿瘤的作用。

    我国现行推广的居民膳食指南与平衡宝塔，从食物多样、粗细搭配、保证每日适量奶豆类、蔬果类，增加全谷类、薯类摄取等多方面兼顾了维持肠道微生态的需要。例如牛奶中糖巨肽、乳糖，酸奶等奶制品中的乳酸菌等可直接参与或调节肠道菌群；大豆所含的异黄酮及低聚糖，粮薯蔬果中的膳食纤维都是双歧杆菌等益生菌的食料。

    肠道微生态系统的改善

    随着人类对肠道微生态与健康密切相关性的认识加深，尤其是各种应激、病理状态下，肠道微生态失衡对宿主所产生的不良影响的日益重视，如何在微生态学理论的指导下，纠正个体微生态系统的失衡，增强机体免疫、延年益寿、抵抗各种疾病，愈加为人们所关注。

    自1989年Fuller提出，将双歧杆菌为代表的人体有益菌统称为益生菌（probiotics）以来，通过对益生菌的活细胞、死细胞、除菌后培养液等生物学效应，以及双歧杆菌在不同人群中分布、在人体胃肠道转运过程中的生存率等一系列研究，证实每天补充益生菌有利于维持肠道微生态的平衡。2002年联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)给出了益生菌的共同定义：“以适当剂量服用时对宿主(人或动物)健康有益的活体微生物制剂”。随着益生菌制剂的不断开发，其临床应用范围也愈加广泛，如改善腹泻、便秘、肠易激综合征、炎症性肠炎、幽门螺旋杆菌三联中的不良胃肠道反应、肝性脑病及肝硬化临床症状、预防急性胰腺炎常见的肠源性感染等。然而，有关益生菌的应用安全问题也不时有报道，如荷兰Utrecht大学医学中心Besselink等［8］采用双盲法，观测肠内给予复合菌株益生菌对重症急性胰腺炎感染性并发症的预防作用，结果显示：在基线一般状况和疾病严重程度无显著差异的情况下，治疗28天并随访至90天时，益生菌组的感染性并发症发生率（30%）较对照组（28%）未见降低，反而出现了9例（16%）肠缺血，其中8例患者死亡，对照组无患者发生肠缺血。目前推测重症急性胰腺炎患者使用益生菌治疗增加死亡率的原因，可能与益生菌补充后患者胃肠道氧需求增加和胃肠道血供降低有关。

    由此，提示今后的实际应用中，要充分考虑益生菌制剂等可能存在的潜在危险，除建立益生菌产品的系统评估标准和方法（参照2002年FAO/WHO公布的益生菌产品评估指南）外，特别要加强菌种、菌株、产品标识的规范管理。同时开展相关健康及安全知识的宣传，例如市售益生菌制剂基本都是野生菌株或经驯化培育而生的菌株,菌种在不断传代过程中会发生变异，出现耐药菌株，其中的耐药因子可能横向传播致抗生素无效［9］；危重病人抗生素与益生菌的合用，既可能影响活菌制剂的功效，又易导致耐药因子的扩散等。另外，可考虑补充“一些不被宿主消化吸收却能有选择性促进其体内双岐杆菌等有益菌代谢与增殖，从而改善宿主健康的有机物质”——益生元(prebiotics)，通常为乳果糖、果寡糖、葡萄糖、半乳糖、大豆糖等低聚糖类，存在于许多天然食物中，如大蒜、洋葱、土豆、芦笋、香蕉、韭菜、黄瓜、向日葵籽等，经提纯或人工合成后，作为食品添加剂或膳食补充剂的应用已远远超出了活性益生菌，也是维持肠道微生态稳定的有效方法［10］。

    微生态制剂的选择

    微生态制剂(microbioecological preparation)，指根据微生态学原理，利用对宿主有益的正常微生物及其代谢产物和生长促进物质所制成的制剂,通过调整微生态失调,保持微生态平衡来改善宿主的健康状况。微生态制剂可分为益生剂、益生元、合生元(snybiotics，益生剂+益生元)三类，各有特点，应根据需要合理选择。

    1益生剂指含活菌和(或)包括菌体组分及代谢产物的死菌的生物制品，最基本的要求是菌株来源安全：无致病性、不带含有编码抗生素抵抗基因的质粒，对胃酸和胆汁有较好的耐受性等，目前应用较多的是乳酸菌和双歧杆菌。我国卫生部曾于2001年公布了可用于保健食品的益生菌菌种名单有：两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌干酪亚种、嗜热链球菌。
    生活中，益生菌主要以益生菌酸奶的形式体现的，各种益生菌酸奶因添加了功能性不同的菌种而经临床验证具备一定功效和益处，如存活性好、具较高的抗菌活性、降胆固醇或抗癌活性等，但营养价值大致都差不多。最普通、最常见的酸奶是在规定的乳或乳制品中添加保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）进行乳酸发酵制成的产品。
    市场上，益生菌做成的微生态制剂，有片剂、胶囊剂、栓剂、口服液等多种剂型，根据所含菌种数可分为单菌制剂和多菌制剂两大类。常见的单菌制剂有丽珠肠乐（胶囊剂，青春双岐杆菌，每粒含活菌05亿）、整肠生（胶囊剂，地衣芽孢杆菌，每粒含活菌25亿）、米雅BM（颗粒剂，酪酸梭菌，每包含活菌05亿CFU）、乐托尔（胶囊剂，嗜酸乳酸杆菌，每片含死菌100亿）等；多菌联合制剂有培菲康（胶囊剂，长双歧杆菌+嗜酸乳杆菌+粪链球菌，每粒含活菌≥1亿CFU）、金双歧（片剂，长双歧杆菌、保加利亚乳酸杆菌+嗜热链球菌，每片含双岐活菌＞05亿CFU、其他活菌合计＞05亿CFU）、妈咪爱（颗粒剂，每包含粪肠球菌活菌135亿CFU、草芽孢杆菌活菌15亿CFU、乳酸菌死菌05亿）、常乐康（胶囊剂，每粒含酪酸梭状芽孢＞1亿CFU、婴儿型双歧杆菌＞05亿CFU）、聚克（胶囊剂，乳酸杆菌+嗜酸乳酸杆菌+乳酸链球菌，每粒含活菌2千）乳酸等。

    2益生元指一类非消化性的可被肠道正常菌群利用的物质，可被选择性发酵且能专一性改变肠道中对宿主健康有益生菌群的组成和活性的配料(ingredient)［11］。其最基本的要求是在上消化道不被水解和吸收，能被肠道菌群发酵，促进有益菌生长同时，也能降低和抑制有害菌的数量。益生元根据来源不同，可分为低聚糖类、多糖类、以及一些天然植物提取物、蛋白质水解物、多元醇等，目前研究及市场应用最多的是低聚糖类。
    低聚糖类益生元，如低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、水苏糖、绵子糖、甘露低聚糖、低聚龙胆糖、低聚壳聚糖等，大多具有良好水溶性、热稳定性和耐酸性，粘度低、甜度低、无不良风味，同时还具有膳食纤维的功能。每种低聚糖在不同温度、酸度等条件下的稳定性等不同，应用中要根据加工工艺、口感、性价比等来选择。
低聚果糖（fructooligosaccharide, FOS），口感较好，广泛存在于自然界中，如燕麦、蜂蜜、啤酒、酵母、洋葱、香葱等。工业上以蔗糖和菊粉为原料，分别采用生物技术的转移反应和酶法水解来制造，有粉状和糖浆两种形式，含量因提纯度而异，纯度愈高甜度愈低。FOS的日常建议摄取量为每天5~10g，对酸的热稳定性略逊于蔗糖，甜味似蔗糖，甜度是蔗糖的70%。作为人体保健功能研究试验最深入的寡糖之一，FOS是完全符合益生元标准的典型双岐因子。

    3合生元指益生剂和益生元并存且协同发挥作用的合剂。其中，益生剂与益生元的组合不是简单的混合或复合，强调所添加的益生元物质应既能促进合剂中双岐杆菌的生长增殖，又能促进肠道中有益菌（如双岐杆菌等）的生长、定植和增殖。合生元的相关临床应用已有不少报道，基因工程技术及分子生物技术的发展，将有助于益生菌的筛选、鉴定、功效及作用机制的研究，有助于益生菌与益生元最佳组合的选择［12］。

参考文献：
1 Wei Jia, Houkai Li, Liping Zhao, et al Gut microbiota：a potential new territory for drug
targeting Nature Reviews Drug Discovery, 2008, 7：123-129
2 Palmer C, Bik EM, Digiulio DB, et al Development of the Human Infant Intestinal Microbiota PLoS Biol, 2007, 5 (7)：e177
3 Dethlefsen L, Huse S, Soqin ML, et al The Pervasive Effects of an Antibiotic on the Human Gut Microbiota, as Revealed by Deep 16S rRNA Sequencing PLoS Biol, 2008, 6 (11)：e280
4 Kelly D, Conway S, Aminov R Commensal gut bacteria：mechanisms of immune modulation Trends Immunol, 2005, 26 (6)：326-333
5 Cummings JH, Macfarlane GT Role of intestinal bacteria in nutrient metabolism J Parenter Enteral Nutr, 1997, 21 (6) ：357-365
6 Fujiwara S, Hashiba H, Hirota T, et al Inhibition of the binding of enterotoxigenic Escherichia coli Pb176 to human intestinal epithelial cell line HCT8 by an extracellular protein fraction containing BIF of Bifidobacterium longum SBT2928：Suggestive evidence of blocking of the binding receptor gangliotetraosylceramide on the cell surface Int J Food Microbiol, 2001, 67 (1-2)：97-106
7 Peters RK, Pike MC, Garabrant D, et al Diet and colon cancer in Los Angeles County, California Cancer CausesControl, 1992, 3 (5)：457-473
8Marc GH Besselink, Hjalmar C van Santvoort, Erik Buskens Probiotic prophylaxis in predicted severe acute pancreatitis：a randomized, doubleblind, placebocontrolled trial The Lancet, 2008, 371：651-659
9 Quigley EM New perspectives on the role of the intestinal flora in health and disease Journal of Gastrointestinal and Liver Diseases, 2006, 15 (2)：109-110
10 Gibson GR, Roberfroid MB Dietary modulation of the human colonic microbiota：introducing the concept of prebiotics J Nutr 1995 125 (6):1401-1412
11 Vulevic J, Rastall RA, Gibson GRDeveloping a quantitative approach for determining the in vitro prebiotic potential of dietary oligosaccharides FEMS Microbiology Letters, 2004, 236：284-286
12 Rastall RA, Gibson GR, Gill HS, et al Modulation of the microbial ecology of the human colon by probiotics, prebiotics and synbiotics to enhance human health：An overview of enabling science and potential applications FEMS Microbiol Ecol, 2005, 52 (2)：145-152