益生菌在改善阿爾茨海默病中的研究進(jìn)展

賈龍剛，王遠(yuǎn)望，方 偉，耿偉濤，王艷萍

（天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

近年來，隨著人類壽命的延長，人口老齡化問題日益嚴(yán)峻，多種疾病對(duì)中老年人的生存、生活質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，其中神經(jīng)系統(tǒng)疾病是最普遍的老年性疾病之一，包括阿爾茨海默病、帕金森綜合征等[1-2]。阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）又稱老年癡呆癥，是目前世界上影響范圍廣、患病人數(shù)多的一種神經(jīng)退行性疾病[3]。據(jù)國際失智癥協(xié)會(huì)報(bào)道，目前全球范圍內(nèi)約有超過5 500萬人患有癡呆癥，預(yù)計(jì)2050年總患病人數(shù)將達(dá)到1.52億，平均每3 s就有一人患病[4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國已有1 000多萬AD患者，總量居世界第一，且是患病人數(shù)增長最快的國家之一[5]。由此可見，我國的AD形勢(shì)尤為嚴(yán)峻，探究AD的發(fā)病機(jī)制，并基于此開發(fā)防治AD的藥品或功能性食品及相應(yīng)治療方案，是解決該困境的有效途徑。

AD的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，目前仍未完全解析，存在多種致病假說，例如淀粉樣蛋白級(jí)聯(lián)假說、神經(jīng)炎癥假說、線粒體損傷假說等[6-8]。近年來，隨著“微生物-腸-腦軸”概念的提出，大量研究表明腸道菌群是調(diào)節(jié)腸-腦功能的關(guān)鍵之一[9]。自主神經(jīng)系統(tǒng)的交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)分支可影響腸神經(jīng)系統(tǒng)回路，導(dǎo)致腸道運(yùn)動(dòng)性改變，從而影響抗性淀粉、膳食纖維等益生元或其他腸道關(guān)鍵微生物的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入小腸和結(jié)腸，進(jìn)而影響腸道微生態(tài)的平衡[10]。另外，下丘腦-垂體-腎上腺（hypothalamicpituitary-adrenal，HPA）軸可通過刺激分泌腎上腺皮質(zhì)激素，影響腸道菌群的定植和組成[11-12]。反之，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物可通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的成熟和功能，介導(dǎo)神經(jīng)生理過程，包括神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)傳遞、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫激活、血腦屏障的完整性等[13]。同時(shí)，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）、γ-氨基丁酸（gammaaminobutyric acid，GABA）、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neutrophic factor，BDNF）等，通過調(diào)節(jié)外周免疫反應(yīng)對(duì)神經(jīng)炎癥、神經(jīng)損傷和大腦行為產(chǎn)生重要影響[14-15]。因此，調(diào)節(jié)和干預(yù)腸道微生物的組成和功能，是改善神經(jīng)系統(tǒng)疾病及開發(fā)相應(yīng)預(yù)防和治療方法的新途徑。

益生菌是一大類對(duì)人體有益的、活的微生物，包括乳酸菌、雙歧桿菌等，能夠通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的平衡來發(fā)揮益生作用。多項(xiàng)研究表明，攝入某些特定益生菌可通過腸-腦軸有效預(yù)防和改善AD，潛在的作用機(jī)制包括調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)，調(diào)節(jié)色氨酸等關(guān)鍵物質(zhì)代謝，促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)及其他有益代謝產(chǎn)物的釋放，降低腸道通透性和機(jī)體炎癥等（圖1）[16-18]。另外，益生菌發(fā)酵食品、發(fā)酵中藥，或益生菌聯(lián)合其他藥物共同用于治療AD也逐漸受到越來越多的關(guān)注。由益生菌衍生出來的益生元、后生元、合生元等同樣在食品、醫(yī)學(xué)、生物工程等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本文對(duì)近5 年來單種益生菌、多種益生菌復(fù)配菌劑、益生菌發(fā)酵食品或益生菌聯(lián)合其他藥物用于改善AD的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，概述了相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法、作用效果及潛在的分子機(jī)制，并提出了益生菌及其產(chǎn)品在預(yù)防和治療AD中的發(fā)展前景、存在的問題與挑戰(zhàn)。

圖1 益生菌通過腸-腦軸改善AD的潛在作用機(jī)制示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the potential mechanism by which probiotics alleviate AD through the gut-brain axis

1 單種益生菌用于改善AD

作為一種活的功能性微生物，益生菌對(duì)于AD的功效逐漸被開發(fā)，包括體外指標(biāo)檢測(cè)、動(dòng)物模型分析和臨床試驗(yàn)等[19]。表1整理了近年來單種益生菌在防治AD中的應(yīng)用，其中，植物乳桿菌和雙歧桿菌是研究和應(yīng)用最廣泛的單種菌株。Song Xinping等[20]通過D-半乳糖和AlCl3聯(lián)合處理構(gòu)建AD小鼠模型，經(jīng)灌胃植物乳桿菌DP189干預(yù)10 周后，AD小鼠的認(rèn)知紊亂得到明顯改善，顯著增加了血清中5-HT、多巴胺（dopamine，DA）、GABA的含量，降低了腦內(nèi)神經(jīng)元損傷、Aβ沉積和微管相關(guān)蛋白tau蛋白病理損傷，同時(shí)通過調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/糖原合成酶激酶-3β（phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B/glycogen synthase kinase 3β，PI3K/Akt/GSK-3β）信號(hào)通路降低tau蛋白的過度磷酸化，從而發(fā)揮改善AD的作用。植物乳桿菌MTCC1325同樣具有緩解AD模型大鼠的行為學(xué)損傷，減少腦內(nèi)Aβ沉積和乙酰膽堿含量的功能[21]。該研究的局限性在于僅討論了AD相關(guān)的動(dòng)物形態(tài)學(xué)、行為學(xué)、膽堿能和組織學(xué)方面，其他參數(shù)包括各種生化指標(biāo)和關(guān)鍵基因表達(dá)的變化還需進(jìn)一步研究。在另一項(xiàng)研究中，研究者分別分析了3種不同的益生菌，植物乳桿菌DR7、發(fā)酵乳桿菌DR9和干酪乳桿菌對(duì)轉(zhuǎn)基因AD果蠅的神經(jīng)保護(hù)作用，其中植物乳桿菌DR7改善AD果蠅眼睛粗糙表型的效果最明顯，通過16S rRNA測(cè)序發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌DR7能夠顯著降低AD果蠅腸道菌群中Wolbachia的豐度，提高Stenotrophomonas和Acetobacter的豐度，因此作者推測(cè)Stenotrophomonas和Acetobacter豐度與AD患病率呈負(fù)相關(guān)，而Wolbachia可能是AD、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的潛在靶標(biāo)[22]。該研究首次將Wolbachia菌與神經(jīng)性疾病相聯(lián)系，有助于人們從抑制腸道有害菌來預(yù)防和治療神經(jīng)性疾病。Cogliati等[23]探究了枯草芽孢桿菌NCIB3610對(duì)轉(zhuǎn)基因AD線蟲的神經(jīng)和行為學(xué)保護(hù)作用，研究發(fā)現(xiàn)該菌株能顯著緩解線蟲與AD相關(guān)的麻痹表型，恢復(fù)線蟲的壽命水平。在群體感應(yīng)肽合成和腸道相關(guān)生物膜形成方面的能力，可能是枯草芽孢桿菌發(fā)揮抗AD益生作用的關(guān)鍵。

短雙歧桿菌A1也能顯著逆轉(zhuǎn)AD模型小鼠的認(rèn)知障礙，小鼠腸道內(nèi)容物轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果顯示，雙歧桿菌A1抑制了AD小鼠海馬中免疫應(yīng)激過程中相關(guān)基因的表達(dá)，而對(duì)野生型小鼠無明顯影響。16S rRNA測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充雙歧桿菌A1不影響AD小鼠腸道菌群組成，但顯著提高了血漿中SCFAs含量，如醋酸。同時(shí)，研究者進(jìn)一步分別檢測(cè)了滅活短雙歧桿菌A1和醋酸鹽對(duì)AD小鼠認(rèn)知障礙的作用，發(fā)現(xiàn)其都具有一定的緩解效果，因此推測(cè)短雙歧桿菌A1的抗AD功效可能主要依賴于其菌體成分和代謝產(chǎn)物醋酸鹽的作用[24]。該研究局限性是所用的模型未能完全體現(xiàn)AD病癥常規(guī)的生理指標(biāo)，例如Aβ沉積等，作者主要集中在動(dòng)物行為學(xué)分析和炎癥檢測(cè)，未探討短雙歧桿菌A1能否抑制Aβ的積累，這可能是該研究后期需進(jìn)一步解決的問題?；诙屉p歧桿菌A1的抗AD功能，多位研究者開展了一系列隨機(jī)、雙盲臨床試驗(yàn)，證明補(bǔ)充該菌的神經(jīng)保護(hù)作用，尤其是改善老年人記憶損傷患者的瞬時(shí)記憶，提高簡(jiǎn)易精神狀態(tài)測(cè)驗(yàn)總分[25-27]。除短雙歧桿菌外，Lee等[28]從人類腸道中分離出一株長雙歧桿菌NK46，經(jīng)口服NK46 2個(gè)月后，轉(zhuǎn)基因5×FAD-Tg小鼠的認(rèn)知障礙明顯得到改善，腸道菌群中變形菌門的豐度顯著降低，血液和糞便中的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）含量降低。免疫反應(yīng)研究結(jié)果顯示，長雙歧桿菌NK46能有效抑制核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎癥因子的表達(dá)，從而達(dá)到抑制神經(jīng)炎癥的作用。同時(shí)，也進(jìn)一步證明了誘發(fā)神經(jīng)精神障礙的應(yīng)激源可通過調(diào)節(jié)HPA軸導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，腸道菌群紊亂及產(chǎn)生過量的內(nèi)毒素可能導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥和系統(tǒng)性炎癥，進(jìn)而通過腸-腦軸引起神經(jīng)性疾病。

丁酸梭菌是一種高產(chǎn)丁酸及丁酸鹽的益生菌，可通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)，增加丁酸鹽等有益代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量，有效改善淀粉樣前體蛋白/早老蛋白1（amyloid-β protein precursor/presenilin 1，APP/PS1）轉(zhuǎn)基因AD小鼠的認(rèn)知障礙，減少腦內(nèi)Aβ沉積、抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活，并降低TNF-α、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β等炎癥因子的釋放，從而發(fā)揮改善AD的功能。體外Aβ寡聚體誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，丁酸鹽能降低分化簇分子11b（cluster of differentiation 11b，CD11b）和環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase 2，COX-2）表達(dá)，通過抑制NF-κB信號(hào)通路來降低炎癥[29]，另外，相較于AD模型小鼠，補(bǔ)充丁酸梭菌小鼠的腸道菌群豐度略微降低，說明更多的微生物數(shù)量并非健康腸道的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，腸道菌群豐度增加可能是由于各種有害細(xì)菌或古生菌的過度生長造成的。在另一項(xiàng)研究中，作者利用LPS誘導(dǎo)的認(rèn)知障礙模型和APP/PS1轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型，首次分析了一株來源于人的產(chǎn)丁酸無桿菌的功能，明確指出該菌可通過抑制Akt/GSK-3β和胰島素樣生長因子（insulin-like growthfactor，IGF）-1信號(hào)通路來抑制炎癥，進(jìn)而發(fā)揮改善AD的功能[30]。以上研究體現(xiàn)了SCFAs及相關(guān)鹽類，尤其是丁酸、丁酸鹽分子在改善AD方面的巨大潛力。嗜黏蛋白阿克曼菌在腸道內(nèi)的豐富程度與人體健康密切相關(guān)，是近年來益生菌研究的熱點(diǎn)，包括抗癌、降脂、抗糖尿病等。Ou Zihao等[31]發(fā)現(xiàn)嗜黏蛋白阿克曼菌GP01具有保護(hù)腸道屏障、延緩腦內(nèi)病理變化、改善空間學(xué)習(xí)和記憶的功能。本課題組前期也挖掘、鑒定了多個(gè)具有抗AD潛力的益生菌，包括植物乳桿菌MA2、馬乳酒樣乳桿菌ZW3等，從抗炎抗氧化、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、改善抑郁癥、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)等方面對(duì)各菌株進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，為新型益生菌通過腸-腦軸防治神經(jīng)性疾病的研究提供借鑒[32-33]。

表1 單種益生菌用于改善ADTable 1 Single-strain probiotics for improving AD

通過基因工程、遺傳工程構(gòu)建的基因工程益生菌也逐漸應(yīng)用于改善AD的研究中，例如基因工程乳酸乳球菌MG1363-pMG36e-GLP-1能高產(chǎn)胰高血糖素樣肽-1，補(bǔ)充MG1363-pMG36e-GLP-1能有效改善由LPS引起的空間學(xué)習(xí)和記憶障礙，減少模型小鼠腦內(nèi)Aβ沉積，并能通過下調(diào)Toll受體4（toll like receptor 4，TLR4）/NF-κB信號(hào)通路和上調(diào)Akt/GSK-3β信號(hào)通路降低炎癥。16S rRNA測(cè)序結(jié)果顯示，補(bǔ)充基因工程益生菌后減少了小鼠腸道內(nèi)腸球菌和變形菌的豐度，增加了嗜黏蛋白阿克曼菌的豐度[34]。Cecarini等[35]構(gòu)建了一株基因工程乳酸乳球菌P62，經(jīng)口服該基因工程菌，轉(zhuǎn)基因AD小鼠的空間記憶損傷得到明顯改善，腦內(nèi)淀粉樣蛋白沉積顯著減少，同時(shí)降低了TNF-α、IL-1β等炎癥因子的表達(dá)。然而由于其改善AD的作用較復(fù)雜，具體的炎癥信號(hào)通路還未明確指出。

2 多種益生菌復(fù)配用于改善AD

多種益生菌復(fù)配制成聯(lián)合菌劑應(yīng)用于食品工業(yè)中較為常見，同樣也廣泛應(yīng)用于防治AD的動(dòng)物或臨床研究中（表2）。據(jù)一項(xiàng)匯總分析研究報(bào)道，16 項(xiàng)研究直接對(duì)比了單菌種和多菌種對(duì)健康的促進(jìn)作用，其中12 項(xiàng)研究表明多菌種的效果更好[36]。有學(xué)者利用宏基因組測(cè)序法分別評(píng)價(jià)了3 株植物乳桿菌（Lp-6、P-8和P9），以及由這3 株益生菌復(fù)配組成的聯(lián)合菌劑對(duì)健康大鼠腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，結(jié)果表明，與單菌株相比，補(bǔ)充多菌株菌劑對(duì)大鼠腸道菌群的重塑作用效果更加明顯，尤其是提高了腸道微生物群落及其群落結(jié)構(gòu)的多樣性[37]。而腸道微生物之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互聯(lián)系，使得相對(duì)于單菌株，補(bǔ)充多菌株菌劑更能影響其他微生物之間的相互作用。而且相較于單菌株，多菌株益生菌還可能在其他幾個(gè)方面發(fā)揮功能：1）增強(qiáng)關(guān)鍵物質(zhì)的代謝過程；2）更有效地限制某些潛在促炎菌株的生長，抗炎能力更強(qiáng)；3）促進(jìn)更多腸道有害成分的降解。乳桿菌和雙歧桿菌復(fù)配是最常見的用于改善AD研究的復(fù)配菌劑。例如植物乳桿菌和兩歧雙歧桿菌組成的復(fù)配菌劑，通過8 周的灌胃處理，并配合中等強(qiáng)度間歇訓(xùn)練，AD模型大鼠的短時(shí)記憶損傷得到顯著改善，膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶（choline acetyltransferase，ChAT）、BDNFmRNA的轉(zhuǎn)錄水平明顯升高，進(jìn)而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[38]。這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于設(shè)計(jì)了一種益生菌與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合的治療方案，并起到了顯著的效果，但并未明確指出聯(lián)合療法對(duì)小鼠腸道菌群的影響及炎癥反應(yīng)的作用。針對(duì)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，Mohammadi等[39]利用LPS誘導(dǎo)的AD大鼠模型，灌胃2 周瑞士乳桿菌R0052和長雙歧桿菌R175組成的聯(lián)合菌劑后，AD大鼠的記憶損傷得到顯著緩解，并提高了BDNF的表達(dá)，降低了血清中TNF-α、IL-1β等炎癥因子的含量。除乳桿菌和雙歧桿菌的組合外，Guilherme等[40]分析了由嗜酸乳桿菌和鼠李糖乳桿菌組成的復(fù)配菌劑對(duì)5×FAD（B6SJL）轉(zhuǎn)基因AD小鼠的神經(jīng)保護(hù)作用，結(jié)果顯示，雖然復(fù)配菌劑未明顯改善AD小鼠的筑巢行為，但重塑了腸道菌群組成，減少了海馬中Aβ沉積，一定程度緩解了AD病癥。而在該研究中，作者并未明確闡明補(bǔ)充復(fù)合菌劑后，腸道菌群和特定代謝產(chǎn)物的變化情況，以及腸道微生態(tài)的變化與AD之間的關(guān)系，這可能是該工作將來需要進(jìn)一步討論的方向。在最新的一項(xiàng)利用兩種益生菌進(jìn)行的雙盲臨床試驗(yàn)中，兩歧雙歧桿菌BGN4和長雙歧桿菌BORI組成的聯(lián)合菌劑能顯著改善受試者的認(rèn)知障礙，提高受試者血清中BDNF的含量，同時(shí)發(fā)現(xiàn)受試者腸道菌群發(fā)生了明顯變化，尤其是真桿菌屬和梭桿菌，其豐度與BDNF的含量呈負(fù)相關(guān)[41]。

表2 多種益生菌復(fù)配用于改善ADTable 2 Multi-stain probiotics to improve AD

相對(duì)于由兩種益生菌組成的復(fù)配菌劑，由3種及以上益生菌組成的菌劑更為常見。Rezaei等[42]發(fā)現(xiàn)由嗜酸乳桿菌、兩歧雙歧桿菌和長雙歧桿菌3種益生菌組成的復(fù)配菌劑能有效改善AD模型大鼠的空間記憶和認(rèn)知障礙，顯著減少腦內(nèi)Aβ沉積，調(diào)節(jié)抗氧化劑與氧化劑的平衡。該研究首次利用區(qū)域興奮性突觸后電位檢測(cè)法，發(fā)現(xiàn)復(fù)合菌劑能有效恢復(fù)突觸的可塑性，這也為分析其他功能性分子或治療手段對(duì)AD的改善效果提供了新的思路。由嗜酸乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、乳雙歧桿菌和長鏈乳桿菌4種益生菌組成的復(fù)配菌劑能顯著改善AD模型大鼠的空間記憶損傷，減少了海馬組織內(nèi)淀粉樣斑塊的沉積，同時(shí)也有效降低了氧化應(yīng)激標(biāo)記物MDA含量，提高了SOD表達(dá)水平[43]，雖然作者利用菌落計(jì)數(shù)法檢測(cè)了小鼠腸道內(nèi)容物中乳桿菌和雙歧桿菌的變化，但并未結(jié)合現(xiàn)代基因測(cè)序和組學(xué)分析手段系統(tǒng)解析補(bǔ)充聯(lián)合菌劑對(duì)AD小鼠腸道微生態(tài)的影響，也未分析除乳桿菌和雙歧桿菌外其他微生物的變化。也有將4種益生菌制成聯(lián)合菌劑用于臨床試驗(yàn)的研究，通過飲用添加了嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、雙歧桿菌和發(fā)酵乳桿菌復(fù)配菌劑的牛奶12 周后，AD患者的精神狀態(tài)得到明顯改善，對(duì)胰島素、甘油三酯代謝具有良好的調(diào)節(jié)作用，而對(duì)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、血糖及其他指標(biāo)并無顯著作用[44]。該項(xiàng)臨床試驗(yàn)也有一些局限性，例如采集受試者補(bǔ)充益生菌前后的糞便有一定的困難，僅根據(jù)簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢測(cè)法判定受試者的認(rèn)知功能還不夠精確。因此，結(jié)合更多的判定標(biāo)準(zhǔn)，可能有助于研究者建立益生菌與改善認(rèn)知功能的聯(lián)系。目前有一些由多種益生菌組成的聯(lián)合菌劑已經(jīng)上市，例如商業(yè)益生菌劑VSL#3由8種益生菌組成，同樣具有抗AD的潛力，主要作用在于VSL#3能夠改善小鼠腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致的腸道炎癥和黏膜損傷，增加血液和腦內(nèi)的多種膽汁酸和類花生酸的含量，然而對(duì)腦內(nèi)的淀粉樣蛋白沉積、細(xì)胞因子水平或膠質(zhì)細(xì)胞激活并無顯著影響[45]。而另一種商業(yè)復(fù)合益生菌劑SLAB51的抗AD作用主要體現(xiàn)在抗炎癥方面，可通過單磷酸腺苷依賴的蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphate-activated protein kinase，AMPK）、IGF-I和胰島素信號(hào)通路調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)基因AD小鼠的炎癥反應(yīng)和代謝紊亂，緩解認(rèn)知障礙和記憶損傷[46]。

3 益生菌發(fā)酵食品或益生菌與其他藥物聯(lián)合用于改善AD

除益生菌自身用于改善AD外，益生菌發(fā)酵食品或益生菌與其他藥物聯(lián)合治療也成為當(dāng)今益生菌改善AD研究的熱點(diǎn)（表3）。開菲爾是一種由乳酸菌、酵母菌發(fā)酵牛乳或羊乳釀制而成的傳統(tǒng)發(fā)酵乳飲料。研究者通過顱內(nèi)注射鏈脲霉素構(gòu)建AD小鼠模型，灌胃不同劑量開菲爾發(fā)酵產(chǎn)物后，AD小鼠認(rèn)知障礙得到明顯改善，海馬組織內(nèi)乙酰膽堿含量、Aβ沉積、磷酸化哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（phospho-mammalian target of rapamycin，p-mTOR）及tau蛋白的表達(dá)量顯著降低，而胰島素受體、胰島素降解酶（insulin-degrading enzyme，IDE）、p-PI3K、p-Akt、p-GSK-3β的表達(dá)量明顯提高，并且有效降低了鏈脲霉素引起的氧化應(yīng)激。由此可見，開菲爾發(fā)酵產(chǎn)物主要通過改善胰島素信號(hào)通路、激活PI3K/Akt、降低GSK-3β/mTOR信號(hào)通路降低tau蛋白的過度磷酸化，從而發(fā)揮抗AD效果[53]，雖然該研究討論了腸道菌群變化在抗AD過程中可能發(fā)揮了重要作用，但并未明確闡明補(bǔ)充開菲爾發(fā)酵產(chǎn)物后腸道菌群的變化情況，另外，該研究中開菲爾發(fā)酵產(chǎn)物的關(guān)鍵活性成分及其量效關(guān)系也是未來需要進(jìn)一步解決的問題。而在另一項(xiàng)研究中，作者利用轉(zhuǎn)基因AD果蠅模型，分析了開菲爾及其不同提取組分的對(duì)AD的神經(jīng)保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)開菲爾的正丁醇提取物表現(xiàn)出最佳抗AD效果，16S rRNA測(cè)序結(jié)果表明開菲爾中豐度最高的益生菌為馬乳酒樣乳桿菌[54]，作者不僅詳細(xì)分析了開菲爾不同極性成分的抗AD效果，且根據(jù)溶劑的差異，預(yù)測(cè)了最可能的活性分子，為挖掘和解析混合物中抗AD關(guān)鍵分子提供了思路。除此之外，發(fā)酵乳桿菌或干酪乳桿菌發(fā)酵牛奶[55]、植物乳桿菌發(fā)酵大豆[56]都表現(xiàn)出抗AD的潛力，且在抗氧化、降低神經(jīng)炎癥方面具有重要的調(diào)節(jié)作用。

表3 益生菌發(fā)酵食品或益生菌與其他藥物聯(lián)合用于改善ADTable 3 Probiotics fermented foods or probiotics in combination with other drugs to improve AD

為增強(qiáng)已知抗AD藥物或功能性分子的療效，研究者們探索了益生菌與抗AD分子聯(lián)合作用的效果。美金剛是一種治療中、重度AD病癥的已批準(zhǔn)上市的藥物，Wang Qiujun等[57]發(fā)現(xiàn)，分別補(bǔ)充植物乳桿菌ATCC8014、美金剛以及ATCC8014與美金剛的聯(lián)合制劑后，APP/PS1轉(zhuǎn)基因AD小鼠的短期認(rèn)知障礙均得到一定程度的改善，海馬組織中的Aβ沉積顯著減少，神經(jīng)元的完整性和可塑性得到有效保護(hù)。同時(shí)，聯(lián)合制劑通過重塑腸道菌群組成，降低了三甲胺和氧化三甲胺的分泌和含量，發(fā)揮了緩解AD病理惡化的作用。而相較于益生菌和美金剛藥物本身的作用，益生菌與美金剛的聯(lián)合制劑對(duì)改善AD小鼠短期物體識(shí)別能力、空間學(xué)習(xí)記憶和主動(dòng)回避反應(yīng)的效果更好，由此可見，益生菌具有增強(qiáng)抗AD藥物藥效的潛力。鼠李糖乳桿菌增強(qiáng)姜黃素抗AD效果的研究進(jìn)一步證明了上述觀點(diǎn)，研究者利用東莨菪堿誘導(dǎo)AD小鼠模型，分別測(cè)試了姜黃素與鼠李糖乳桿菌UBLR-58聯(lián)合制劑對(duì)AD小鼠的神經(jīng)保護(hù)作用，結(jié)果顯示鼠李糖乳桿菌UBLR-58不僅能增強(qiáng)姜黃素改善AD小鼠認(rèn)知障礙和學(xué)習(xí)記憶效果，還能顯著提高小鼠的抗氧化能力[58]。造成以上現(xiàn)象的原因可能是益生菌能合成和分泌多種特異性酶，例如葡萄糖醛酸酶、糖基化酶、羥基化酶等，這些酶可通過生物催化反應(yīng)，將功能性分子轉(zhuǎn)化成其他活性更高的分子，或轉(zhuǎn)化成更易吸收的結(jié)構(gòu)形式，從而增強(qiáng)其抗AD的效果。也有研究者將益生菌與其他食品功能因子共同作用，分析其抗AD功能。FRAMELIM?是一種由長雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、魚油和多種維生素組成的混合制劑，研究者利用APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠模型，分析了補(bǔ)充FRAMELIM?配合運(yùn)動(dòng)對(duì)AD病癥的改善作用，結(jié)果顯示單獨(dú)使用FRAMELIM?或運(yùn)動(dòng)對(duì)AD小鼠的神經(jīng)損傷無明顯作用，而兩者結(jié)合的療法能有效緩解AD小鼠的記憶損傷，減少腦內(nèi)Aβ沉積、小膠質(zhì)細(xì)胞的激活和堿基切除修復(fù)酶的表達(dá)，并能調(diào)節(jié)腸道菌群組成，增加了高產(chǎn)SCFAs有益菌（如約氏乳桿菌等）的豐度，從而首次證明運(yùn)動(dòng)輔助益生菌產(chǎn)品能通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)來干預(yù)AD的進(jìn)展[59]。然而，為更全面探究該聯(lián)合療法的作用機(jī)制，具體的炎癥因子和生化指標(biāo)需進(jìn)一步分析。硒是人體必需的微量營養(yǎng)元素，缺乏硒是導(dǎo)致克山病的重要原因。Tamtaji等[60]利用3種益生菌與硒聯(lián)合用于臨床治療AD的研究，聯(lián)合用藥12 周后患者的認(rèn)知障礙和代謝紊亂得到明顯改善。綜上所述，益生菌確實(shí)具有增強(qiáng)藥物或功能因子活性的潛力，這種聯(lián)合療法可能會(huì)成為將來防治AD的有效途徑。

4 益生菌在防治AD中存在的問題與挑戰(zhàn)

雖然已報(bào)道了多項(xiàng)益生菌改善AD等神經(jīng)性疾病方面的研究，然而目前該領(lǐng)域仍處于初級(jí)研究階段，我國還未有任何關(guān)于益生菌可用于治療疾病的官方聲明。也有一些報(bào)道將益生菌的使用與某些病理癥狀聯(lián)系起來，包括過敏、腹瀉、抗生素耐藥性等，這些風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致老年人、重癥AD患者或免疫缺陷患者在使用益生菌時(shí)引起其他并發(fā)癥。由于腸道微生態(tài)的復(fù)雜性和研究方法的困難性，目前真正進(jìn)行到臨床階段的研究還較少[62]。而在臨床試驗(yàn)過程中，由于受試者的性別、個(gè)人身體狀況、自身其他疾病等方面存在個(gè)體差異，益生菌用于防治AD的量效關(guān)系仍需進(jìn)一步的研究，并且采取益生菌治療AD時(shí)需考慮患者的嚴(yán)重程度，因其并未藥物，所以并不適用于重病AD患者[63]。同時(shí)，對(duì)于人類體內(nèi)微生物種群的鑒定仍處于初級(jí)階段，微生物群落與機(jī)體代謝、基因之間復(fù)雜的相互作用機(jī)制還未完全解析，阻礙了以益生菌-腸-腦軸為靶點(diǎn)治療AD的研究進(jìn)展。另外，目前已知可用于預(yù)防和治療AD的益生菌菌種較少，來源匱乏，這些都是目前益生菌在防治AD中存在的問題和挑戰(zhàn)。

總的來說，目前大量的動(dòng)物、臨床研究表明，益生菌本身及其代謝產(chǎn)物可通過調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、腸道微生態(tài)平衡、抗氧化等途徑改善AD等神經(jīng)退行性疾病。同時(shí)，益生菌可作為佐劑，提高其他藥物的抗AD療效。益生菌作為緩解AD的潛在選擇，需要精心設(shè)計(jì)和進(jìn)行大量臨床研究，以確保其安全、高效、特異性地發(fā)揮防治作用。利用現(xiàn)代食品、生物工程學(xué)技術(shù)，挖掘和拓展新一代益生菌及配套的研究方法，闡明其調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)和改善AD的內(nèi)在分子機(jī)制，并以此為理論基礎(chǔ)，開發(fā)新型藥物和治療方法是未來防治AD的重要方向。