Probiotics | 益生菌，不止益于肠道

发布时间:2021-08-20| 浏览次数：

益生菌是什么/ What

益生菌(probiotics)，是从早在1907年Metchnikoff提出的发酵乳制品有助于健康长寿的理论中发展而来的。英文Probiotics一词源于希腊语，意思是“为了生命”(forlive)，与抗生素（Antibiotics）相对立。

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经过数年的发展，益生菌的含义日趋完善，益生菌数量及保健功效方面也得到进一步丰实。

益生菌的特征/ Feature

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益生菌的作用/ Role

作用1：益生菌益于肠道

消费者通常以酸奶或其他发酵食品的形式获取益生菌，获取益生菌对肠道有很多的食有益作用，如下图。

然而，益生菌的作用机制在很大程度上尚不清楚，但可能涉及到影响肠道pH值，通过产生抗菌物质，和对粘附部位的病原体竞争营养物质，增强宿主粘膜屏障的完整性和免疫调节来发挥作用。

图 | 益生菌对健康的影响方式

作用2：益生菌益于长寿

在衰老的背景下，肠道菌群的改变，会影响机体的免疫和消化系统，从而导致炎症状态，造成机体的衰老，而益生菌的摄入则可以抵消一些机体的炎症反应，从而具有长寿作用。

如何研究益生菌长寿机理？

选择生物模型——秀丽线虫：一种小型线虫，简单的多细胞生物，特点是透明，生命周期短，易于培养，有大量突变体。利用秀丽线虫可以在非常短的时间里研究衰老现象，从而鉴别与生物机体衰老过程有联系的生物学方面的因素和相关的外在因素。它具有保守的信号通路和宿主防御机制，因此我们可以把秀丽线虫作为研究宿主-益生菌相互作用和衰老研究的合适生物模型，以此来揭示益生菌抗衰老的作用机制。

图 | 秀丽线虫的5倍放大显微图

（头部在左边，尾巴在右边）

益生菌如何诱导线虫寿命延长？

①主要影响通路

线虫对病原体感染的预防和防御包括IIS通路和p38-MAPK通路。每个通路都由一系列级联的信号分子组成，最终激活或调控特定靶基因的转录。

IIS通路是由激活dauer形成(DAF)-2启动的，这是一种胰岛素/胰岛素样生长因子-1受体同源物，随后触发级联磷酸化，激活特定激酶和下游介质的离子事件。这些酶包括磷脂酰肌醇-3（激酶AGE-1），磷酸肌醇依赖性(激酶PDK-1)和各种丝氨酸/苏氨酸激酶(AKT-1、AKT-2和SGK-1)，最终导致DAF-1的磷酸化，导致失活。IIS通路被下调，DAF-16迁移到细胞核开启特定靶基因的表达，从而导致多个细胞过程，从凋亡到抗应激，延长长寿和抗衰老。核球 DAF-16的核易位导致大量基因的上调和下调，分别称为I类和II类。IIS信号通路的转录调控的很多基因也参与了免疫反应，与线虫的寿命密切相关。

p38 -MAPK 通路是线虫免疫中最古老的信号转导级联，并起着核心作用。秀丽线虫对不同病原体的反应，就像哺乳动物一样，p38-MAPK 途径是激活和维持基本免疫功能水平所必需的，它还参与延长寿命的过程。线虫免疫反应的关键组成部分是一种神经元对称性(NSY)-1-SAPK/ERK激酶(SEK-1)-p38分裂原激活蛋白激酶同源物(PMK)-1p38-MAPK的级联反应(分别为MAPKKK-MAPKK-MAPK)。

图 | 秀丽线虫研究中受益生菌菌株影响的最常见的信号通路

有证据表明，这些途径也与哺乳动物衰老有关。特别是，对百岁老人进行研究，强调了IIS通路在寿命方面中起到重要作用，而且已经发现 IIS 基因的多态性与长寿之间存在联系。使用的益生菌菌株在秀丽线虫研究中，也已经被证明可以通过上述一个或多个信号通路来发挥作用。

能影响不同途径的单一菌株还有乳酸杆菌属、双歧杆菌属等。

图 | 影响不同途径的单一菌株：乳酸杆菌属

图 | 影响不同途径的单一菌株：双歧杆菌属

②抑制氧化应激

引起衰老的因素很多，目前备受关注的原因之一是氧化应激引起的细胞衰老和凋亡。需氧细胞在代谢过程中产生一系列活性氧簇(ROS) ，包括：O2-·、H2O2 及HO2-、OH·等。当活性氧簇超过细胞内源性抗氧化系统的能力时，会出现氧化应激。高浓度的ROS能够破坏DNA结构，或直接调控与细胞衰老有关的信号通路，促进细胞衰老和凋亡发生。

氧化应激在不同生物中起着有害作用。通常，抗氧化防御通过去除活性氧(ROS)来保护细胞。另一方面，在衰老期间，ROS 和其他氧代谢产物积累破坏蛋白质、脂质和 DNA，削弱抗氧化防御。

图 | 氧化应激在不同生物状态中的作用

在细胞中，ROS 是分析氧化应激程度的一个重要标记，一些益生菌已被证明可以降低在秀丽线虫中ROS的水平，从而达到抑制氧化应激的效果。

作用3：益生菌益于皮肤

益生菌不仅可以通过改善肠道内微生态环境来保持皮肤的正常状态，减少过敏带来的湿疹、皮炎等外部症状。还可以直接涂抹于外部起到减少感染炎症发生几率 (但只限于完整的皮肤)，甚至有些可以具有美容的效果。

人类皮肤具有短暂的、临时的固有菌群。其中含有表皮葡萄球菌，这种菌对健康有益，就像肠道细菌对宿主的健康不可或缺一样。皮肤微生态菌群使用皮肤脂质作为养分，保持皮肤酸度，防止其他微生物在皮肤上的生长。大部分这些微生物是革兰阳性的，常驻于皮肤表面和毛囊中。宿主具有一系列的结构、分子和机制来限制这些临时而短暂的居住者。还能控制它们的种群和使某些微生物占据优势。占据一定生态位的固有菌群是对宿主有益的。而当其移动位置时，可能就会有害或发生感染。

如今关于皮肤微生态菌群的研究还处在初步阶段。因为人体皮肤的微生态菌群是独特且复杂的，由不同类的微生物混合组成：兼性厌氧菌 (如痤疮丙酸杆菌 )、需氧菌 (如表皮葡萄球菌 )和真菌 (如糠秕马拉色菌 )。这些微生物在人体其他器官的菌群中极少存在，说明皮肤建立了独特的宿主-寄生关系的防线系统。

另外，平衡皮肤菌群的益生元概念化妆品也逐渐走俏市场。BOCKMUH发现某些植物提取物 (人参或黑醋栗 )能够抑制导致炎症的痤疮丙酸杆菌，但不影响像凝固酶阴性葡萄球菌的有益菌。另外，还证明了一个系列的益生元产品在一期体内试验中能够通过调节微生态菌群组成来治疗粉刺型皮肤，产品将痤疮丙酸杆菌降低到一个合理的水平。相比于传统的抗菌产品，益生元化妆品具有很好的皮肤兼容性和疗效持久性，不会刺激皮肤。

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