益生元提高腸道免疫力的研究

王淼 雷虹

腸道免疫系統(tǒng)是維持宿主健康的主要選擇，受到膳食成分和共生細(xì)菌等眾多因素的影響。這些影響腸道免疫力的飲食成分被認(rèn)為是抗生素的替代品，被稱為免疫糖。低聚果糖（FOS），低聚半乳糖（GOS），菊糖，膳食碳水化合物和木寡糖（XOS）是人類和水產(chǎn)養(yǎng)殖中研究最多的益生元。盡管益生元和益生菌已經(jīng)顯示出治療人類和魚類的眾多疾病的潛力，但全面了解直接和間接影響腸道免疫應(yīng)答背后的分子機(jī)制將有助于更多，也許更有效的治療疾病。益生元通過增加溶菌酶和吞噬活性，巨噬細(xì)胞活化和刺激單核細(xì)胞來源的樹突細(xì)胞來影響腸道免疫系統(tǒng)。此外，這些功能性分子還增強(qiáng)上皮屏障功能，有益的腸道微生物群體和中間代謝產(chǎn)物，例如有助于平衡免疫系統(tǒng)的短鏈脂肪酸（SCFAs）的產(chǎn)生?？傊?，進(jìn)一步的研究對確認(rèn)益生元對免疫反應(yīng)的直接影響至關(guān)重要。

益生元是對宿主有多重有益作用的功能性食品。益生元作為功能性食品的概念及其對脊椎動物腸道微生物群的益處首先被定義為“不易消化的食物成分，其通過選擇性地刺激宿主中一種或有限數(shù)量的細(xì)菌的生長或活性而有益地影響宿主結(jié)腸，從而改善宿主的健康”。目前對益生元的定義概括為，“益生元是經(jīng)過深思熟慮的非消化選擇性發(fā)酵的食品成分，賦予胃腸道中有益微生物生長或活性的益處并改善健康主機(jī)”。為了被認(rèn)為是益生元，這些必須是：（i）對胃酸度，哺乳動物酶和胃腸道同化作用具有抗性（ii）能夠通過有益的腸道微生物發(fā)酵。在這方面，最公認(rèn)的益生元是果糖低聚糖（FOS），半乳糖寡糖（GOS），菊粉，聚葡萄糖，木糖寡糖（XOS），一些膳食纖維和甘露寡糖。作為食品或飼料成分，益生元賦予人體和魚類許多健康益處，包括免疫刺激，腸粘膜形態(tài)，促進(jìn)上皮屏障和吞噬作用。

免疫系統(tǒng)是抵抗感染和毒素的第一種武器，其功能高度依賴于提供足夠的營養(yǎng)。有益的微生物能夠產(chǎn)生一些抗微生物劑，例如可促進(jìn)免疫應(yīng)答的細(xì)菌素和短鏈脂肪酸（SCFA）。通過微生物水解或發(fā)酵益生元會產(chǎn)生不同的代謝物，為細(xì)胞提供額外的能量。腸道微生物高度依賴于宿主攝取的食物。由于其消化性質(zhì)，食物或飼料在平衡有益和致病微生物方面也扮演著重要角色。微生物受年齡，性別，健康狀況，遺傳因素，環(huán)境條件等因素影響。眾所周知，從早年或第一天開始喂養(yǎng)的微生物數(shù)量少于老年人或成年人。這是因為隨著時間的推移，飲食，體型，環(huán)境暴露和疾病的發(fā)生都會改變。關(guān)于腸道微生物的高級研究及其廣泛的多樣性幫助我們學(xué)習(xí)了這種機(jī)制；微生物如何消化食物及其代謝物影響宿主的免疫機(jī)制。

益生元對免疫反應(yīng)有不同的作用機(jī)制。益生元對免疫系統(tǒng)的間接影響是通過影響免疫系統(tǒng)免疫調(diào)節(jié)活動中涉及的細(xì)菌，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生與免疫調(diào)節(jié)有關(guān)的不同代謝產(chǎn)物如SCFAs。益生菌細(xì)菌的升級是由于益生元的發(fā)酵產(chǎn)生，它調(diào)節(jié)人類和水產(chǎn)養(yǎng)殖的免疫反應(yīng)，是益生元對免疫反應(yīng)的間接影響。這些益生菌發(fā)揮重要作用，如營養(yǎng)利用，預(yù)防感染和免疫系統(tǒng)的發(fā)育。通過消化細(xì)菌產(chǎn)生的化合物被認(rèn)為通過與腸道連接的淋巴組織內(nèi)的免疫細(xì)胞的G蛋白偶聯(lián)受體連接而影響免疫系統(tǒng)。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，益生元可有效的調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，尤其是GOS和FOS有益于免疫平衡，消化酶活性，有益腸道微生物群，并降低早期年齡組傳染病的風(fēng)險。益生元對免疫系統(tǒng)的總體影響已有詳細(xì)記錄。盡管文獻(xiàn)存在支持免疫組分如粘膜免疫，細(xì)胞因子表達(dá)，上皮屏障，增加的有益微生物群和對先天免疫的作用，但是需要研究益生元對調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)尤其是直接影響免疫系統(tǒng)。研究表明，共生細(xì)菌由益生元產(chǎn)生的SCFAs對抗炎特性和細(xì)胞因子表達(dá)產(chǎn)生影響。通過使用益生元作為底物，益生菌細(xì)菌的升級證實了益生元在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中的重要性。許多碳水化合物被歸類為益生元，但研究最多的分類為免疫調(diào)節(jié)劑的分子是菊粉，F(xiàn)OS，GOS及其組合。

益生元通過促進(jìn)上皮細(xì)胞直接影響上皮屏障，防止病原體粘附在粘液上，并通過阻斷病原體的活性位點直接結(jié)合病原體。在出生后的早期階段，益生元有助于增加腸道中有益的微生物群。然而，腸道生態(tài)系統(tǒng)的變化可以在整個生命周期中觀察到，這是促進(jìn)宿主免疫應(yīng)答機(jī)制的關(guān)鍵策略。類似地，益生菌受益于益生元以通過產(chǎn)生抗微生物代謝物來增強(qiáng)免疫系統(tǒng)活性。此外，益生元只能增加腸道中的益生菌，因為它們能夠消化它們，而不是缺乏某些酶的病原體。在腸道免疫障礙可以通過特征明確的益生菌菌株，特定寡糖益生元或這些的組合得到預(yù)防或治療之前，仍有許多尚待解決。體內(nèi)研究益生元以證明其對免疫系統(tǒng)的影響將有助于將來重點開發(fā)新的有效治療方法。