從作用機制到臨床應用，詳解益生菌與益生元對人體機能的作用

益生菌和益生元可以作為改善宿主健康的微生物菌群管理工具

導讀:

在過去的幾十年中，有關腸道微生物組的研究迅速問世，人們瞭解到益生菌和益生元可以作為改善宿主健康的微生物菌群管理工具。

2019年，來自美國國際益生菌和益生元科學協會的學者 (Mary Ellen Sanders等人)將益生菌、益生元的作用機制與用途進行了總結，並發表在Nature reviews. Gastroenterology & hepatology權威期刊

(Sanders, M.E., Merenstein, D.J., Reid, G. et al. Probiotics and prebiotics in intestinal health and disease: from biology to the clinic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 16, 605–616 (2019). https://doi.org/10.1038/s41575-019-0173-3

◇ 核心資訊：

1. 人體腸道菌群對健康至關重要，並與多種疾病有關；

2. 某些益生菌、益生元對多種腸道紊亂性疾病的治療和預防可能是，至少部分是，通過改變微生物群和/或調節其功能而實現的；

3. 益生菌微生物通過多種方式起作用，包括調節免疫功能、生產有機酸和抗菌化合物、與常駐微生物群相互作用、連接宿主、改善腸道屏障的完整性、輔助酶的形成等；

4. 益生元作為益生菌主要的食物來源，通過被宿主微生物選擇性利用代謝而對健康有益；益生元可防禦病原體，作用於免疫調節、礦物質吸收、腸道功能、代謝作用和飽腹感等；

5. 一些益生菌、益生元的效用得到了強有力的證實，但並非所有產品都得到了認可。

◇ 作用機制：

益生菌

益生菌的概念在過去的幾十年中不斷完善發展。在先前的定義裡，益生菌是通過促進（宿主的）腸道微生物平衡，或改善宿主微生物的特性而產生作用的一種活性微生物。然而，根據最新共識，益生菌不僅可通過微生物群介導而產生作用，其它的作用機制也逐漸被人們熟知。益生菌的作用機制可能不限於影響微生物群的觀念，也是對傳統觀點的突破。研究人員們對益生菌機制的探索主要是基於使用實驗動物、體外細胞培養或離體人體模型而得來的。

圖1展現了已知的各種益生菌菌株作用的機制，見下：

並非所有機制都已在人體中得到證實，也並非所有機制同時存在於某一種益生菌中。不同機制的重要性、優先順序由許多因素共同決定，比如說，若腸道存在炎症，則下調炎症介質和增加上皮屏障功能的機制可能發揮著更重要的作用。對於腸道蠕動能力的調節，則增加短鏈脂肪酸（SCFA）和增加結腸水合作用的機制可能更為重要。總的來說，益生菌的調節功能可通過以下幾點來實現：1. 調節免疫功能. 2. 生產有機酸3. 與腸道菌群的相互作用4. 通過細胞表面結構的介導而發生益生菌與宿主的相互作用5. 改善屏障功能6. 生產可作用於局部或全身的小分子7. 生產酶8. 作用於定植抗力

益生元

益生元主要是碳水化合物，但許多其它物質也能發揮益生元的作用。比如不溶于水的可哥粉（多酚），已在腸道模型中被證實能顯著增加雙歧桿菌，乳酸桿菌和丁酸酯的產生。益生元作用於機體的方式如圖2所示，見下：

總的來說，益生元可對身體產生如下作用：

1. 防禦病原體2. 調節免疫3. 增加礦物質吸收4. 改善腸道功能5. 調節代謝作用6. 影響飽腹感

◇ 臨床應用：

益生菌

有證據支援，在兒童和/或成年人中，益生菌使用的適應證如下：1. 壞死性小腸結腸炎2. 抗生素相關腹瀉3. 幽門螺桿菌感染4. 排便頻率異常5. 嬰兒腹絞痛6. IBS、急性腹瀉7. 艱難梭菌相關性腹瀉的預防8. 新生兒敗血症的預防9. 過敏的預防。

目前已存在的益生菌在兒童中使用的臨床指南如表1所示，見下：

表1 對兒童腸道疾病使用益生菌的建議

值得關注的是，一項2019年的薈萃分析發現，益生菌的使用能潛性地減少兒童的抗生素利用率；也有一些證據認為益生菌能通過腸道作用，減少上呼吸道感染發生的機率和時間。

益生元

整體而言，益生元有效性的證據強度低於益生菌。益生元有效性證據強度最高的運用屬於益生元嬰兒配方奶。特定比例的益生元混合物可以使嬰兒的呼吸道感染水準降低至母乳餵養的嬰兒的水準。此外，益生元類食品能通過增加飽腹感而幫助減少熱量的攝入，是潛在的減重手段， 然學術界對此存在爭議， 需要更多實證。目前有一些證據表明炎症疾病（如IBD）患者的糞便菌群不同于健康人群，雖然尚不清楚這背後的原因，但益生菌或益生元的干預有望通過調節腸道菌群而控制症狀，有益健康。