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益生菌及其对健康的益处

益生菌及其对健康的益处 Ir. Gertjan Schaafsma 教授 荷兰,TNO 营养和食物研究所, P.O. Box 360,3700 AJ Zeist 引言 在另一报告中已讨论了西方膳食中牛奶及其制品的营养重要性。 这些产品是多种必需营 养素的极好来源,如优质蛋白质,维生素 A、B2 和 B12 及必需元素如钙、磷和锌。牛奶和 发酵乳制品(如酸奶)都具有这些特点。除此之外,业已证明酸奶是人类膳食中益生乳酸杆 菌菌株的极好载运系统。益生菌定义为,活的微生物,在摄入一定数量后,能产生超越其固 有基本营养价值的保健作用。 该定义很符合功能性食品的概念, 因此益生菌被认为是功能食 品的一部分。 在本报告中将解释功能性食品的概念, 接着讨论肠道菌群对人类健康的重要性。 最后论述益生菌的作用,包括有益作用及安全性问题。 功能性食品的概念 功能性食品在营养科学中是相当新的。 按照日本的概念, 这些食品是供普通大众每日食 用用于预防与营养有关的慢性疾病,如动脉粥样性硬化、骨质疏松、Ⅱ型糖尿病和某些类型 癌症。 因此功能性食品的概念引起了对特殊食品的有益保健作用的注意, 而营养科学的传统 观点只注重总膳食组成的平衡。 虽然没有功能性食品的统一定义,但可将这些食品描述为经改良、设计和加工的食品, 其目的是: -在体内产生超越其传统营养价值的有益作用 -改善其传统的营养特性 功能性食品的概念赋予食品公司良机,通过运用膳食-健康领域的科学知识以开发出具 有(额外)营养价值的新型食品。功能性食品与疗效食品和具有特定营养作用的食品有关。 然而,后两类食品的对象为人群中的特殊人群组,如病人、婴儿和优秀运动员,而功能性食 品是为普通大众所设计的。 功能性食品不应与新型食品相混淆。 根据欧洲法律, 新型食品 (或 新型食品成分) 是指在欧盟中至今还未被人们普遍消费的食品。 所以新型食品在它们被允许 进入市场前,还需要进行安全性评估(见图 1) 。若声称其有保健作用,显然需要评估其功 效性。在世界上很多国家,食品法规禁止对消费者的误导及使用疗效说明。疗效说明仅可用 于药品而非食品。 明确地区分医疗作用和保健作用并不容易。 大多数权威机构认为若说明中 涉及治疗或预防疾病,则认为该说明是疗效说明。

上图: 食物,肠道菌群和宿主之间相互作用的图解.食物对肠道菌群的组成影响有限,菌群代谢 活动的影响较大. 下图:消化道内益生原,益生菌及肠道菌群之间相互作用的图解. 肠道菌群对人类健康的作用 早在本世纪初,Metchnikoff 仅基于并不确定的证据便提出肠道乳酸杆菌能够通过防止腐败 而延长寿命的理论。在过去的 15 年中,人们对发酵乳制品及含培养物的乳制品可能具有保 健作用非常关注。 主要的原因是认识到肠道菌群对人类健康状况的重要性, 并观察到膳食组 分(包括乳酸杆菌)对菌群组成和代谢活动的有益作用。肠道菌群由至少 500 种不同种的菌 组成,主要在结肠内,主要由厌氧菌组成(表 1) 。肠道菌群形成一个复杂的生态系统。不

同种的菌之间的拮抗作用,及内源性(宿主)和外源性(营养)因素导致微生物的平衡,可 认为是微生物和宿主的协同作用。 尽管控制细菌数量大小和组成的复杂相互作用尚未完全明 了,但无菌和限菌动物的研究对肠道菌群生理意义研究的贡献显著。与常规动物比较,无菌 动物表现出下列特征(Simon 和 Gorbach,1984:Osawa et al 1986) : -肝脏枯否(Kupfer)细胞较少 -巨噬细胞的溶菌体酶活性较低 -粘膜表面积减少 -肠壁细胞薄而少 -肠内缺乏浆细胞 -淋巴集结(Peyer's patches)较小 -细胞更新换代减慢 -胃排空速度减慢 -碳水化物的吸收率增加 -盲肠增大(啮齿类动物) 这些发现清楚地表明肠道菌群能影响免疫系统及多种胃肠道功能。 无菌和常规啮齿类动物实 验表明,固有菌群的存在能抵御肠道致病菌(如伤寒沙门氏菌、弗氏痢疾杆菌和霍乱弧菌) 的滋生(Van der Waay 1985; Hentges, 1986; Wells et al., 1988) 。从人类粪便菌群的调查得知, 个体之间菌群的组成差异很大,但在(健康)个体体内非常稳定。根据 Van der Waay 的论 点(1985) ,个体之间的差异至少部分可解释为幼年时期,当肠道的免疫系统、肠道相关淋 巴组织(GALT)与细菌抗原相接触时,耐受性发育的不同,从而导致T-抑制细胞的形成, 抑制了免疫反应并使细菌定殖于肠道内。 在幼年时期, 接触微生物的不同可导致耐受性的不 同。胃酸和胆汁的分泌,上皮细胞的更新,肠道的蠕动,IgA 的分泌和肠道细菌之间的拮抗 作用进一步形成了生态平衡。 这些后期的相互作用可以是直接的或间接的, 取决于宿主因素 的参与(参考表 2) 。 目前大多认为肠道菌群对宿主的主要生理意义如下: -刺激免疫系统 -增加宿主对致病菌的抵抗性 -合成维生素K -刺激肠道的蠕动 -将宿主分泌的消化酶难以消化的碳水化物合成有机酸和挥发性脂肪酸, 从而促进食物的消 化吸收。 有些情况可能导致正常菌群的紊乱。 腹泻性疾病可能因服用抗生素而结果使艰难梭状芽胞杆 菌定殖, 导致结肠粘膜溃疡; 产肠毒素性大肠杆菌可在发展中国家儿童和旅游者中造成腹泻 性疾病。小肠内细菌过度滋生和异常繁殖的主要原因是胃酸过少和肠道的蠕动不足(Kirsch, 1990) 。回肠瓣膜,作为微生物从结肠进入回肠的屏障,与胃酸酸度和肠道蠕动一起防止细 菌过度滋生。 因胆酸的细菌性解离而引起的脂肪吸收不良, 可能是由于小肠内细菌过度滋生 造成的。 此外, 氨基酸、 碳水化物及维生素 B12 也可因细菌过度滋生而吸收不良。 (Simon 和 Gorbach, 1984) 影响肠道菌群组成和/或代谢活动的膳食变量可分为两大类: 益生原和益生菌。 将益生原视 为一种复合物,它能选择性地促进一种或多种(有益)肠道菌株的生长和代谢活动。益生原 特指一些果糖或半乳糖低聚糖之类的物质。 益生菌仅指一些如乳酸杆菌和双歧杆菌等特殊菌 株。益生原和益生菌之间的相互作用见图1。 膳食变量影响肠道菌群的一个良好例证即所谓的双歧杆菌在母乳喂养婴儿体内的生长。 这种 菌株的生长可能是因母乳的特定成分,如低缓冲容量,高乳糖含量,存在免疫球蛋白、乳铁

蛋白、溶菌酶和低聚糖。这些因素结合起来,形成了一个有利于双歧杆菌生长的环境。双歧 杆菌产生醋酸从而降低肠道 pH 值并有助于防止致病菌的生长。 益生菌的保健作用 至今益生菌主要应用于发酵乳制品,同时还以冷冻干燥制剂的形式用作膳食补充剂或药物。 如某些双歧杆菌菌株(如 B.breve, B.infantis, B.longum, B.bifidum 和 B.adolescentis) ,乳酸 杆菌(如嗜酸乳杆菌和类干酪乳杆菌)和肠球菌(如屎肠球菌和粪肠球菌) 。根据在引言中 介绍的益生菌的定义, 酸奶中能存活的乳酸杆菌, 如乳酸链球菌嗜热亚种和德氏乳杆菌保加 利亚亚种,可被认为是益生菌,因为这些微生物能表现出乳糖酶活性和促进乳糖消化。 1995 年 11 月 13-15 日,在德国法兰克福乳酸工业讲台(LABIP)组织召开的将乳酸杆菌作 为益生菌的应用研讨会上,来自研究机构、大学的专家和食品工业的代表共 20 名科学家对 有关益生菌用于人类营养的益处和危险性进行了讨论,确认了益生菌的如下作用: -减轻乳糖不耐受症状 -缩短某些种腹泻病的病程 -降低细菌酶的活性 -对免疫系统的作用 毫无疑问, 通过酸奶或其他发酵乳制品摄入活的传统酸奶培养物, 能使成人原发性乳糖酶缺 乏者的乳糖不耐受症状减轻。如果其他几种乳酸杆菌(如嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌)能表现 出β -半乳糖苷酶的活性,那么同样也能产生这种作用。这种作用归因于摄入酸奶后,细菌 乳糖酶在小肠内仍能保持其活性。(Schaafsma,1993)。Kolars 等(1984)是首先证实酸奶培养 物对人类有益的人。已经证实,摄入来自人类肠道的能经胃(抗酸)和小肠(耐胆汁)而存 活的选择性乳酸杆菌,能缩短某些种类(如儿童轮状病毒感染、致病性大肠杆菌或抗生素治 疗所致)腹泻性疾病的病程,特别是嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌的某些菌株似乎有这种作用 (Isolaure et al, 1991 和 1995; Sheen et al, 1995) 。这种有益作用的机制尚未完全明了。它可 能与肠道 IgA 免疫球蛋白的分泌增强有关,或与对肠上皮细胞的有益作用有关,即改善肠 道的屏障功能。 摄入乳杆菌益生株似乎能降低粪便中细菌酶的活性,如β -葡糖苷酸酶、尿素酶、偶氮还原 酶和硝基还原酶。这些酶被怀疑参与肠道内致癌化合物的形成。然而,在 1993 年会议上与 会者一致认为(Sanders, 1993)尚无足够的证据表明益生菌对人类具有抗癌作用。尽管近几 年在膀胱癌患者中的肿瘤复发率的一些研究中,已得出一些有希望的结果(Aso et al, 1992 和 1995) ,但是益生菌的抗癌证据仍然不足。毫无疑问,摄入某些益生菌能够刺激非特异性 免疫系统(佐剂效应;Isolauri et al, 1995) 。然而,对健康对象的研究中未观察到服用 Shirota 干酪乳杆菌(Yakult 株)对各种免疫指标有任何显著作用(Spanhaak et al, 1997) 。不过,人类 免疫刺激的临床意义尚未评估。免疫刺激对有免疫缺损状态的人(如病人和老年人)来说, 可能特别有价值。 LABIP 研讨会进一步确认了益生菌具有下列潜在作用: -降低 LDL 胆固醇水平 -竞争性地排斥肠道致病菌 -预防癌症 -增强抵抗感染的能力 有关益生菌对人类可能的保护(预防)作用,即防止肠道致病菌、癌症和感染尚无法得出结 论,因为尚无人类的前瞻性研究。 已经进行了很多有关发酵乳制品和益生菌降低胆固醇潜在作用的研究。 尽管一些有安慰剂对 照的短期人体实验已产生了一些阳性结果, 包括我们实验室进行的一项研究 (Schaafsma et al, 1998) ,但长期试验的结果却是令人失望的。在这里回顾这些试验的细节将会超出这次报告

的范围。 总之, 尚无令人信服的证据表明益生菌对降低人体血液胆固醇具有长期而持续的作 用。 乳酸杆菌的安全性 考虑到乳酸杆菌在食品中长期的安全使用历史, 乳酸杆菌对人类营养来说通常是安全的。 文 献中只有少数与乳酸杆菌有关的偶发条件感染病例(心内膜炎)报道。在所有这些病例中, 患者均病得很重并感染了其他细菌。考虑到益生菌的潜在不良作用,LABIP 研讨会确定益 生菌对婴儿和自身免疫疾病患者具有潜在危险,但这种确认只是基于推测而不是科学依据。 考虑到抗万古霉素基因有可能转移到肠道其它菌种, 使用肠球菌作为益生菌并不是没有危险 性。 结论 益生菌很符合功能性食品的概念 肠道菌群的功能可视为体内的一个重要器官。 宿主因素和膳食变量影响着它的组成和代谢活 性,并能影响我们的健康。 益生菌的作用已得到证实,但益生菌对健康对象的益处还需要进一步证实。 胡健 译 刘秀梅 牛胜田 校


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