益生元提高肠道免疫力的研究

王淼 雷虹

肠道免疫系统是维持宿主健康的主要选择，受到膳食成分和共生细菌等众多因素的影响。这些影响肠道免疫力的饮食成分被认为是抗生素的替代品，被称为免疫糖。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）是人类和水产养殖中研究最多的益生元。尽管益生元和益生菌已经显示出治疗人类和鱼类的众多疾病的潜力，但全面了解直接和间接影响肠道免疫应答背后的分子机制将有助于更多，也许更有效的治疗疾病。益生元通过增加溶菌酶和吞噬活性，巨噬细胞活化和刺激单核细胞来源的树突细胞来影响肠道免疫系统。此外，这些功能性分子还增强上皮屏障功能，有益的肠道微生物群体和中间代谢产物，例如有助于平衡免疫系统的短链脂肪酸（SCFAs）的产生。总之，进一步的研究对确认益生元对免疫反应的直接影响至关重要。

益生元是对宿主有多重有益作用的功能性食品。益生元作为功能性食品的概念及其對脊椎动物肠道微生物群的益处首先被定义为“不易消化的食物成分，其通过选择性地刺激宿主中一种或有限数量的细菌的生长或活性而有益地影响宿主结肠，从而改善宿主的健康”。目前对益生元的定义概括为，“益生元是经过深思熟虑的非消化选择性发酵的食品成分，赋予胃肠道中有益微生物生长或活性的益处并改善健康主机”。为了被认为是益生元，这些必须是：（i）对胃酸度，哺乳动物酶和胃肠道同化作用具有抗性（ii）能够通过有益的肠道微生物发酵。在这方面，最公认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），一些膳食纤维和甘露寡糖。作为食品或饲料成分，益生元赋予人体和鱼类许多健康益处，包括免疫刺激，肠粘膜形态，促进上皮屏障和吞噬作用。

免疫系统是抵抗感染和毒素的第一种武器，其功能高度依赖于提供足够的营养。有益的微生物能够产生一些抗微生物剂，例如可促进免疫应答的细菌素和短链脂肪酸（SCFA）。通过微生物水解或发酵益生元会产生不同的代谢物，为细胞提供额外的能量。肠道微生物高度依赖于宿主摄取的食物。由于其消化性质，食物或饲料在平衡有益和致病微生物方面也扮演着重要角色。微生物受年龄，性别，健康状况，遗传因素，环境条件等因素影响。众所周知，从早年或第一天开始喂养的微生物数量少于老年人或成年人。这是因为随着时间的推移，饮食，体型，环境暴露和疾病的发生都会改变。关于肠道微生物的高级研究及其广泛的多样性帮助我们学习了这种机制；微生物如何消化食物及其代谢物影响宿主的免疫机制。

益生元对免疫反应有不同的作用机制。益生元对免疫系统的间接影响是通过影响免疫系统免疫调节活动中涉及的细菌，并负责产生与免疫调节有关的不同代谢产物如SCFAs。益生菌细菌的升级是由于益生元的发酵产生，它调节人类和水产养殖的免疫反应，是益生元对免疫反应的间接影响。这些益生菌发挥重要作用，如营养利用，预防感染和免疫系统的发育。通过消化细菌产生的化合物被认为通过与肠道连接的淋巴组织内的免疫细胞的G蛋白偶联受体连接而影响免疫系统。

研究发现，随着年龄的增长，益生元可有效的调节免疫系统，尤其是GOS和FOS有益于免疫平衡，消化酶活性，有益肠道微生物群，并降低早期年龄组传染病的风险。益生元对免疫系统的总体影响已有详细记录。尽管文献存在支持免疫组分如粘膜免疫，细胞因子表达，上皮屏障，增加的有益微生物群和对先天免疫的作用，但是需要研究益生元对调节免疫系统尤其是直接影响免疫系统。研究表明，共生细菌由益生元产生的SCFAs对抗炎特性和细胞因子表达产生影响。通过使用益生元作为底物，益生菌细菌的升级证实了益生元在调节免疫应答中的重要性。许多碳水化合物被归类为益生元，但研究最多的分类为免疫调节剂的分子是菊粉，FOS，GOS及其组合。

益生元通过促进上皮细胞直接影响上皮屏障，防止病原体粘附在粘液上，并通过阻断病原体的活性位点直接结合病原体。在出生后的早期阶段，益生元有助于增加肠道中有益的微生物群。然而，肠道生态系统的变化可以在整个生命周期中观察到，这是促进宿主免疫应答机制的关键策略。类似地，益生菌受益于益生元以通过产生抗微生物代谢物来增强免疫系统活性。此外，益生元只能增加肠道中的益生菌，因为它们能够消化它们，而不是缺乏某些酶的病原体。在肠道免疫障碍可以通过特征明确的益生菌菌株，特定寡糖益生元或这些的组合得到预防或治疗之前，仍有许多尚待解决。体内研究益生元以证明其对免疫系统的影响将有助于将来重点开发新的有效治疗方法。