布拉氏酵母對(duì)抗生素相關(guān)腹瀉作用的研究進(jìn)展

董運(yùn)海，張海波，陳智仙，張彥

(酵母功能湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，宜昌 443003)

抗生素相關(guān)腹瀉(antibiotic-associated diarrhea，AAD)指伴隨著抗生素的使用而發(fā)生的、無法用其他原因解釋的腹瀉。臨床表現(xiàn)可從輕度腹瀉嚴(yán)重到結(jié)腸炎或偽膜性結(jié)腸炎，后兩種病癥伴有腹部絞痛、發(fā)燒和血樣腹瀉。AAD可在抗生素使用后的數(shù)小時(shí)出現(xiàn)，并可能持續(xù)至停藥后的數(shù)月。使用抗生素的類型、患者的年齡(＜6歲和＞65歲)、住院治療等均是AAD發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素[1]。

益生菌被定義為一種可食用的，攝入一定量時(shí)能夠?qū)θ梭w健康起到促進(jìn)作用的活體微生物[2]。絕大多數(shù)的益生菌微生物是細(xì)菌，而布拉氏酵母(Saccharomyces cerevisiae var boulardii，S.boulardii)則是目前研究最為深入的真菌益生菌[3]。在很多國(guó)家，這種酵母被用于預(yù)防和治療腹瀉以及其他胃腸道紊亂疾病。在我國(guó)，應(yīng)用酵母益生菌防治胃腸道疾病仍未普及。為探討S.boulardi在治療腹瀉時(shí)的優(yōu)勢(shì)，本文主要綜述了AAD的特征，以及S.boulardii在預(yù)防和治療AAD方面的特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用。

1 抗生素相關(guān)腹瀉

基本上所有抗生素都可能引起AAD，頭孢菌素類、克林霉素、廣譜青霉素類、阿奇霉素等引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)較高，且抗生素長(zhǎng)期及聯(lián)合應(yīng)用時(shí)更易出現(xiàn)[2,4-5]。5%～39%的患者在抗生素治療期間或結(jié)束后會(huì)發(fā)生AAD[2,6]。而小兒由于消化道功能和腸道微生態(tài)屏障不完善，免疫系統(tǒng)發(fā)育不健全，腸道微生態(tài)平衡穩(wěn)定性差，因此風(fēng)險(xiǎn)更高，可達(dá)11%～40%[4]。年齡＞65歲的老年人，隨著年齡增長(zhǎng)，機(jī)體可出現(xiàn)免疫功能減弱、胃酸分泌減少、胃動(dòng)力障礙及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)差等情況，同時(shí)腸道菌群的穩(wěn)定性下降，感染風(fēng)險(xiǎn)增大，易引起腸道菌群失調(diào)，故也容易發(fā)生AAD[7]。

除開某些抗生素本身對(duì)胃腸道刺激而引發(fā)AAD以外，AAD發(fā)生主要的原因都可以認(rèn)為是抗生素引起的腸道菌群失調(diào)，見表1。腸道菌群的生態(tài)平衡被打破后，腸道菌群參與的代謝過程發(fā)生紊亂，發(fā)生非感染性腹瀉；腸道的屏障功能降低，某些條件性致病菌或病原菌在腸道內(nèi)定殖和大量繁殖，從而導(dǎo)致炎癥和腹瀉[8]。

艱難梭菌(Clostridium difficile)是AAD的主要病原體，但也只占AAD發(fā)病原因的10%～25%[9-10]。C.difficile是一種專性厭氧革蘭陽(yáng)性芽孢桿菌，廣泛存在于自然環(huán)境中，正常的腸道菌群能抑制其生長(zhǎng)，屬于條件性致病菌，健康人群的糞便中的陽(yáng)性率約為3%，但住院病人的攜帶率可＞60%[11]。C.difficile可通過糞-口途徑傳播，其產(chǎn)生的外毒素A和B能破壞腸道黏膜，引發(fā)炎癥。其孢子能在物體表面存活相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，耐熱、耐酸、耐抗生素是其能在醫(yī)療衛(wèi)生區(qū)域傳播的主要原因[11]。

除C.difficile以外，產(chǎn)氣莢膜梭菌(Clostridium perfringens)也是相對(duì)常見的AAD致病菌，有研究表明產(chǎn)氣莢膜梭菌感染在AAD中達(dá)到了15%的比例[12-13]。金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、產(chǎn)酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)、念珠菌(Candida)以及沙門菌(Salmonella)也是AAD的致病菌[11]。

2 腸道菌群紊亂和益生菌治療

人體腸道內(nèi)蘊(yùn)含的微生物數(shù)量巨大，大多寄生于遠(yuǎn)端小腸、盲腸、結(jié)腸等部位。正常的腸道菌群中，類桿菌(Bacteroides)、雙歧桿菌(Bifidobacteria)等專性厭氧菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，與腸黏膜上皮細(xì)胞緊密接觸組成生物屏障，抵抗病原菌的入侵；以兼性厭氧菌為主的條件致病菌非腸道優(yōu)勢(shì)菌群，正常情況下對(duì)人體無害；而如變形桿菌(Proteus)、假單胞菌(Pseudomonas)等病原菌數(shù)量更少，多為過路菌，腸道微生態(tài)平衡時(shí)，定殖機(jī)會(huì)少。

抗生素的使用導(dǎo)致腸道菌群紊亂，主要表現(xiàn)為對(duì)抗菌藥物敏感的類桿菌和雙歧桿菌豐度和多樣性明顯下降，伴隨著對(duì)淀粉糖的分解能力下降，而兼性厭氧菌如梭桿菌(Fusobacteria)和真細(xì)菌(Eubacteria)等數(shù)量顯著增加[4,8]。

表1 AAD的分類、病因和發(fā)生機(jī)制

益生菌以足夠量到達(dá)腸道時(shí)，幫助維持正常的腸道菌群結(jié)構(gòu)，并能在腸道菌群紊亂時(shí)幫助恢復(fù)菌群生態(tài)平衡。多種益生菌菌株已被應(yīng)用于臨床研究防治AAD，常見的微生物屬有芽孢桿菌(Bacillus)、乳酸菌(Lactobacillus)、乳球菌(Lactococcus)、雙歧桿菌(Bifidobacterium)、酵母菌(Saccharomyces)和鏈球菌(Streptococcus)等[2,14]。單個(gè)菌株獨(dú)立使用或多種菌株聯(lián)合使用都有報(bào)道，但目前的研究已表明，益生菌預(yù)防AAD具有菌株特異性[15]。其中報(bào)道最多、證據(jù)最為充分的是鼠李糖乳桿菌L.rhamnosus GG和S.boulardii[4,16]。

3 布拉氏酵母的特異性

布拉氏酵母(S.boulardii)是1923年由法國(guó)微生物學(xué)家亨利-布拉德從荔枝和山竹果中發(fā)現(xiàn)并分離，1962年該菌株開始作為處方藥應(yīng)用于治療人類腹瀉。不同于釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，S.boulardii缺乏利用半乳糖和形成孢子的能力，因此一直被認(rèn)為是酵母屬下面的一個(gè)獨(dú)立的物種。近些年來隨著分子種系遺傳學(xué)的發(fā)展，S.boulardii也被重新確認(rèn)為釀酒酵母的一個(gè)亞種[17-18]。

人體胃腸道對(duì)于微生物而言是相對(duì)嚴(yán)苛的環(huán)境：胃部2.5～3.5的低pH值對(duì)大多數(shù)微生物都具有破壞性；而隨著胃延伸至十二指腸，膽汁、胰液和各種消化酶加入，pH值逐漸升高，環(huán)境變得更加惡劣。益生菌想要在胃腸道內(nèi)存活，必須具備較強(qiáng)的耐受性。而S.boulardii相對(duì)于普通釀酒酵母，在生理特性上具有明顯優(yōu)勢(shì)：大多數(shù)釀酒酵母菌株都只能在30℃的環(huán)境中進(jìn)行生長(zhǎng)代謝，而S.boulardii能在37℃和酸性環(huán)境下生長(zhǎng)良好，而且對(duì)消化酶、膽汁鹽具有耐受性。此外，藥代動(dòng)力學(xué)研究表明，口服攝入S.boulardii后，三日內(nèi)S.boulardii在結(jié)腸中的濃度達(dá)到了一個(gè)穩(wěn)態(tài)，而停止服用2～5d后，排泄物中即沒有了酵母身影[19]。這些特性都使其相較于其他酵母更具有益生菌屬性。

S.boulardii作為酵母益生菌，與其它細(xì)菌類益生菌相比，具有獨(dú)特性。人體胃腸道大約有1014個(gè)細(xì)菌，而酵母只占腸道菌群中不到0.1%，且大部分情況下是白色念珠菌(Candida albicans)。雖然酵母在腸道菌群中豐度小，但由于其本身細(xì)胞大小是細(xì)菌的10倍以上，所以其具有明顯的空間位阻作用。此外，微生物的耐藥性存在水平方向的傳遞，不同細(xì)菌間抗生素耐藥遺傳基因的傳遞可能導(dǎo)致致病菌也具有了耐藥性，這是細(xì)菌類益生菌使用的最大爭(zhēng)議[3]。而這種遺傳物質(zhì)的傳遞不會(huì)發(fā)生在細(xì)菌和酵母之間，這使得對(duì)抗生素天然耐藥的酵母在抗生素治療期間使用更安全。

4 作用機(jī)理

S.boulardii在AAD防治方面具有獨(dú)特活性，雖然目前具體的作用機(jī)制并未清晰[20]。但大量實(shí)驗(yàn)研究提出了以下幾個(gè)方面的潛在機(jī)理。

4.1 抗毒素作用

S.boulardii分泌一種54 kDa的蛋白酶，能中和C.difficile產(chǎn)生的毒素A和B，抑制毒素與腸受體的結(jié)合；還分泌一種63kDa的蛋白磷酸酶，能通過脫磷酸作用抑制致病性大腸埃希菌內(nèi)毒素LPS的毒性；此外，S.boulardii產(chǎn)生的一種120kDa的蛋白酶，這種蛋白可以通過減少環(huán)腺苷酸的形成和抑制氯化物的分泌，拮抗霍亂毒素[21]。

4.2 抗菌和調(diào)節(jié)菌群

S.boulardii是腸道內(nèi)存在的幾種益需氧菌，黏附腸道黏膜的能力較強(qiáng)，能為腸道黏膜形成天然屏障層，阻止病原菌的吸附和入侵[22]；S.boulardii本身細(xì)胞表面的多種寡糖結(jié)構(gòu)能吸附大腸埃希菌和沙門菌等有鞭毛的細(xì)菌，還可吸附如C.albicans等帶有黏性毒素的病原菌，阻斷它們與腸刷狀緣膜結(jié)合，最終隨S.boulardii由腸道蠕動(dòng)排出體外[23]。

S.boulardii細(xì)胞壁的多種結(jié)構(gòu)如葡聚糖、甘露糖蛋白和幾丁質(zhì)是腸道菌群良好的發(fā)酵底物，特別是各種產(chǎn)短鏈脂肪酸(SCFA)的厭氧菌，這也幫助解釋了S.boulardii能顯著提高腸道內(nèi)SCFA的含量。產(chǎn)SCFA的細(xì)菌如毛螺菌科(Lachnospiraceae)和瘤胃菌科(Ruminococcaceae)構(gòu)成了正常腸道的優(yōu)勢(shì)菌群?？股厥褂煤笤斐赡c道固有和最常見菌群的豐度下降至少一個(gè)數(shù)量級(jí)[22]，而S.boulardii能幫助重建正常的菌群結(jié)構(gòu)。同時(shí)，正常腸道菌群處于微生態(tài)平衡狀態(tài)下，S.boulardii不會(huì)對(duì)腸道菌群造成破壞，并且通過上述機(jī)制有助于預(yù)防菌群失衡。

4.3 營(yíng)養(yǎng)作用

腹瀉中腸道黏膜受損，導(dǎo)致腸黏膜酶表達(dá)量下降、活性不足，同時(shí)水分流失，發(fā)生炎癥。許多體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明S.boulardii表現(xiàn)出的營(yíng)養(yǎng)作用能幫助腸道恢復(fù)內(nèi)平衡。上節(jié)提到，S.boulardii能提高腸道內(nèi)SCFA的含量。SCFA不僅有助于能量代謝，而且在維持大腸的正常功能和結(jié)腸上皮細(xì)胞的形態(tài)和功能上具有重要作用。

在人類志愿者的活組織檢查中發(fā)現(xiàn)，口服攝入S.boulardii多日后，刷狀緣膜酶如乳糖酶、蔗糖酶、麥芽糖酶、果糖酶等二糖酶的活性顯著提高，有助于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解和吸收，減少滲透性腹瀉。此外，S.boulardii中含有大量的多胺類物質(zhì)，主要是精胺和亞精胺。多胺類物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的分裂分化有重要作用，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的成熟，有研究者認(rèn)為多胺是S.boulardii營(yíng)養(yǎng)作用的調(diào)節(jié)劑[19]。

分泌型免疫球蛋白sIgA由小腸上皮細(xì)胞分泌至腸腔中，結(jié)合細(xì)菌和病毒抗原，抑制細(xì)胞在腸粘膜的定殖。S.boulardii能刺激sIgA和其它分泌成分的增加，增強(qiáng)腸道的防御能力。S.boulardii的免疫激活能力部分解釋了其對(duì)感染性AAD的作用機(jī)制[21]。

4.4 抗炎癥作用

S.boulardii可以有效防止腹瀉時(shí)炎癥的發(fā)生。多個(gè)實(shí)驗(yàn)研究表明S.boulardii能干預(yù)宿主細(xì)胞的信號(hào)通路，減少促炎細(xì)胞因子如IL-8、IL-6、IL-1β、腫瘤壞死因子TNF-α、干擾素IFN-γ的產(chǎn)生。另外，該酵母能阻礙核因子NF-kB和絲裂原活化蛋白激酶MAPK的激活，減少一氧化氮NO的產(chǎn)生，增加過氧化物酶體增殖物激活受體PPAR-γ的表達(dá)，促進(jìn)腸系膜淋巴結(jié)T細(xì)胞的重新分配，從而減少炎癥反應(yīng)[19]。

5 臨床研究進(jìn)展

上世紀(jì)80年代起，有研究者開始著手評(píng)估S.boulardii對(duì)于宿主的有益功效并研究其作用機(jī)理。同時(shí)，各種各樣的益生菌也被應(yīng)用于臨床試驗(yàn)，研究安全性和功效性。S.boulardii成為第一個(gè)功效特性經(jīng)臨床雙盲試驗(yàn)驗(yàn)證過的酵母菌株[3]。在防治AAD的研究中，S.boulardii是唯一一種酵母菌株，人群包括兒童(6個(gè)月～14歲)、成人、老年人(＞65歲)、住院病人以及門診病人[24]。

隨著循證醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對(duì)隨機(jī)對(duì)照臨床實(shí)驗(yàn)(RCT)質(zhì)量的要求也越來越高。多篇系統(tǒng)性評(píng)價(jià)和薈萃分析對(duì)S.boulardii防治AAD的RCT進(jìn)行了綜述[2,20,24]。Szajewska等[24]于2005年分析了5篇RCT報(bào)道，共納入了1076名參與者(包括兒童和成人，實(shí)驗(yàn)組564名，對(duì)照組512名)，結(jié)果表明，相較于對(duì)照組，S.boulardii將兒童和成人AAD的發(fā)病率從17.2%降低至6.7%(相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)率RR=0.43；95%置信區(qū)間CI: 0.23-0.78；需治療人數(shù)NNT=10)。十年后，Szajewska對(duì)自己的Meta分析進(jìn)行了更新，這次新納入了16篇RCT研究，共計(jì)4780名參與者。S.boulardii的攝入使AAD的發(fā)病率由18.7%降低至8.5%(RR=0.47；95%CI: 0.38～0.57；NNT=10)，再次證實(shí)了之前的結(jié)論。新的分析還表明，S.boulardii在降低兒童C.difficile引起的AAD方面具有更顯著的效果(RR=0.25；95% CI:0.08～0.73)[20]。類似的結(jié)論在另一篇Meta分析中得到印證：McFarland博士綜述了31篇益生菌預(yù)防AAD和治療C.difficile相關(guān)腹瀉的RCT研究，共計(jì)3164名參與者。S.boulardii能有效預(yù)防AAD(RR=0.37；95% CI: 0.26～0.52)，且對(duì)C.difficile相關(guān)腹瀉的治療具有顯著效果[25]。Blaabjerg等的系統(tǒng)性綜述總結(jié)了益生菌對(duì)門診病人AAD預(yù)防的效果，4篇RCT文獻(xiàn)共計(jì)1139例門診病人參與S.boulardii預(yù)防AAD，結(jié)果顯示S.boulardii對(duì)于降低AAD風(fēng)險(xiǎn)具有顯著性意義(RR=0.41；95% CI: 0.30～0.57)[2]。

大量的臨床實(shí)驗(yàn)證明了S.boulardii的安全性和良好耐受性，即使對(duì)于特殊年齡的人群(＜6個(gè)月的嬰兒和＞65歲的老人)。而且目前已有將S.boulardii應(yīng)用于早產(chǎn)兒壞死性小腸結(jié)腸炎的臨床研究[26]。但學(xué)者也表示，對(duì)于特殊年齡人群、免疫缺陷者和危重病人，酵母有可能從腸道遷移至血液中，引發(fā)真菌血癥，因此使用含S.boulardii的益生菌制劑需要特別考量[20,27]。

6 結(jié)語(yǔ)和展望

美國(guó)感染病協(xié)會(huì)和衛(wèi)生保健流行病學(xué)學(xué)會(huì)在2010年給出的成人C.difficile感染臨床指南中并未將益生菌作為推薦方案，理由是缺乏證據(jù)和有血液感染風(fēng)險(xiǎn)[28]。指南發(fā)表后，近年來大量研究性文獻(xiàn)開始報(bào)道益生菌對(duì)C.difficile感染的防治。2015年，歐洲兒科胃腸病學(xué)、肝病和營(yíng)養(yǎng)學(xué)學(xué)會(huì)給出的益生菌預(yù)防兒童AAD臨床指南中，將S.boulardii作為了預(yù)防AAD的強(qiáng)烈推薦，對(duì)C.difficile引起的腹瀉作為條件性推薦[28]。中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)微生態(tài)學(xué)分會(huì)在《中國(guó)消化道微生態(tài)調(diào)節(jié)劑臨床應(yīng)用共識(shí)(2016版)》中也肯定了S.boulardii作為益生菌對(duì)炎性腸病、抗生素相關(guān)腹瀉的有益作用[30]?？梢姡S著臨床研究證據(jù)越來越充分，S.boulardii將更多地應(yīng)用于AAD以及其它腸道疾病的預(yù)防和治療。

目前，除開法國(guó)BIOCODEX生產(chǎn)的藥品布拉氏酵母菌散劑外，國(guó)外出現(xiàn)了膠囊劑型的S.boulardii，單獨(dú)或與其它益生菌復(fù)配使用，作為日常膳食補(bǔ)充劑，預(yù)防旅行者腹瀉、AAD以及其它原因造成的腸道微生態(tài)失衡。國(guó)內(nèi)也有率先開發(fā)的菌株號(hào)為“bld-3”的S.boulardii。2017年全球益生菌市場(chǎng)銷售額估計(jì)有480億美元，并每年保持著7%的增長(zhǎng)率[31]。S.boulardii的應(yīng)用也將越發(fā)普及，并惠及千家萬戶。