益生菌与肠道健康(1).ppt

1、益生菌在儿科消化道疾病的应用,华中科技大学同济医学院附属同济医院儿科学系 黄 志 华,内容提要,益生菌应用前景 肠道健康定义 肠道菌群对健康的影响 益生菌临床应用探索 展望,益生菌发展趋势,2011年1月 Google检索 益生菌（probiotics） 六百万条检索 Pub Med科学文献，7500篇，其中20%在2010年发表 2014年全球益生菌获利预计达326亿美元,益生菌(Probiotics)研究和应用证据快速积累,PubMed发表关键词“Probiotics”的文献量,Source: Medline数据库以关键词probiotics检索文献量,4,8,13,31,106,147,

2、251,418,430,492,698,753,858,1009,1024,850,截至2010年10月发表6,942篇 其中，综述类2,041篇(31.5%),- 并获得前所未有的高度重视,篇数,世界顶级学术期刊发表标题“Probiotics”的文章数量,Source: 在相关期刊专业网站按标题“Probiotics”进行检索,0,10,20,36,各种益生菌具有试验证据支持的临床应用,感染性疾病,Wolvers D, et la. The Journal of Nutrition 2010;140:698S-712S,微生态领域的重要发现,2011年4月20日，来自德国、美国、法国、比利时

3、、巴西、中国等 国家的40多个科学家在Nature在线文章认为：人类只有三种肠型（Enterotypes） 第一型：拟杆菌型（Bacteroides） 第二型：普雷沃菌型（Prevotella） 第三型：瘤胃球菌型（Ruminococcus） 肠型与性别、体重、年龄和种族之间没有联系。,国际研究现状,微生态是人体的有机组成部分 对作用机制进行了深入研究 进行了临床多中心研究和循证医学的评估 制定了应用指南,国际社会认知,1994年成立国际新抗微生物战略研究小组研究微生态失衡与感染关系，并建议采用微生态手段防止感染 肠道微生物是人体提供营养，调整上皮发育和指导先天性免疫的不可缺少的“器官” 。S

4、cience, June 2005, 308:1635-1638 WHO推荐使用微生物干预治疗（MIT）方法，达到预防控制感染,国内研究现状与差距,微生态制剂多 应用范围广 深入研究不够 缺乏多中心双盲随机对照大样本的临床研究 儿科学领域已制定共识,内容提要,益生菌应用前景 肠道健康定义 肠道菌群对健康的影响 益生菌临床应用探索 展望,肠道健康,目前无明确定义,从下面5个主要标准来判定: 食物消化和吸收正常 胃肠道无疾患 正常和稳定的肠道微生物 正常的免疫功能 健康状态,Gut health and gastrointestinal health,Stephan C Bischoff. Gut

5、 health: a new objective in medicine? Bischoff BMC Med 2011,9(24). ,肠道菌群的分布和构成,布拉氏酵母菌,非致病性真菌 于1920年由微生物学家Henry Boulard教授最早从水果荔枝山竹中分离得到 他发现东南亚土著居民咀嚼荔枝和山竹外壳来治疗霍乱,McFarland LV. World J Gastroenterol 2010;16:2202-22,难辨梭菌,霍乱弧菌,大肠埃希氏菌,沙门氏菌,耶尔森氏菌,志贺氏杆菌,白色念珠菌,鼠柠檬酸杆菌,文献备索。,布拉氏酵母菌,内容提要,益生菌应用前景 肠道健康定义 肠道菌群对健康的

6、影响 益生菌临床应用探索 展望,The intestines impact on health,肠道对健康的影响：消化和吸收营养物质、矿物质和水；诱导免疫耐受；增强宿主抗感染和其他病原微生物的防御能力；作为外周到脑的信号传导通路。,益生菌与口腔健康,益生菌与肠道健康,益生菌分泌对宿主有益的各种因子，包括关键的营养素、抗菌因子、免疫调节因子其他因子。 益生菌可与病原菌共存，抑制病原菌生长，并与肠上皮细胞和免疫细胞密切作用,共生菌与益生菌的益处,产生抗菌物质抑制病原菌生长；增强紧密连接和肠屏障功能；启动树突状细胞和全身免疫系统；参与未消化食物中的微营养素的分解和消化，促进短链脂肪酸的合成；合成维生

7、素K和B族维生素。,Mechanisms of action of the intestinal microbiome on the gastrointestinal barrier,Stephan C Bischoff. Gut health: a new objective in medicine? Bischoff BMC Med 2011,9(24). ,肠道的微生物群对胃肠道屏障的作用机制,共生菌通过促进纤维素和营养物质的消化，从而提供能量和物质。 调节上皮细胞功能，促进杯状细胞产生黏液、潘氏细胞释放防御素和上皮细胞合成紧密连接蛋白。 诱导和维持肠相关性淋巴样组织，阻止病原在消化道内

8、黏附繁殖。 刺激黏膜产生IgA，调节黏膜免疫系统。,益生菌作用机理,抑制病原菌生长 促进有益菌生长 调节信号转导途径 对靶点作用 修复被损伤黏膜 调节肠道黏膜免疫活性,益生菌抑制病原菌生长,抑制霍乱孤菌、弗氏志贺菌、空肠弯曲菌、鼠伤寒沙门菌、金黄色葡萄球菌生长 促进双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、粪链球菌生长,调节信号转导途径,调整多种信号途径： NFkB（核转录因子kB） MAPK（分裂原活化蛋白激酶） Akt/PI3K（磷酸肌醇3激酶） PPARr（过氧化物酶体增殖与活化受体r）,益生菌调节信号通路,益生菌抑制NF-B激活的途径,益生菌抑制NF-B激活：通过阻断IB泛素化途径,Ravi Mangal

9、 Patel, Patricia W Lin. Developmental biology of gut-probitic Interaction. Gut Microbes. 2010, 1(3):186-195.,益生菌对肠上皮细胞的调节,调节肠道上皮细胞紧密连接 促进上皮细胞分泌防御素 促进浆细胞产生IgA 直接阻断病原体“劫持”的信号途径即抑制或杀灭病原体 调节肠道细胞、巨噬细胞、树突状细胞分泌细胞因子,肠道菌群对肠上皮细胞的作用,肠上皮细胞识别肠道菌群后，释放淋巴细胞生成素（TSLP）、 TGF-和IL-10等，直接影响 DC分泌前炎症因子；菌群刺激信号还可以促进1型调节性T细胞（T

10、R1）、 TH2和TH3细胞，限制炎症反应，维持肠道免疫稳定。,nature reviews | immunology， 2008， volume 8，411-420,益生菌保护肠道上皮组织的机制,可能作用机制包括： 作用于肠道紧密连接复合物，调节肠道的通透性，维持肠道机械屏障功能 调节和预防上皮细胞凋亡 诱导细胞核内保护基因表达增强，减少促炎基因表达，从而起免疫调节作用 减少活性氧（ROS）增殖信号传导,肠上皮细胞阻止细菌易位机制,肠腔内因素：厌氧菌占多数，可抑制需氧菌和兼性厌氧菌生长 黏液、IgA和胆汁的附着作用 上皮细胞完整性和紧密连接 T细胞和巨噬细胞的免疫应答效应,益生菌介导的固有免

11、疫调节,某些益生菌株可刺激单核细胞产生促炎因子TNF-，称促免疫调节类益生菌；而另一些可抑制单核细胞产生TNF-产生的益生菌株称抗炎类益生菌。 益生菌的此种效应可用来缓解炎症性疾病，也可预防和治疗机体感染。 抗炎类益生菌可减少慢性炎症发生，预防和治疗IBD和IBS；而促免疫调节类益生菌可用来增强机体免疫，预防和治疗急性胃肠道感染。,益生菌对肠道黏膜的修复作用,下调促炎症细胞因子TNF- 上调抗炎症细胞因子IL-10 促进肠上皮细胞增殖 增加sIgA,内容提要,益生菌应用前景 肠道健康定义 肠道菌群对健康的影响 益生菌临床应用探索 展望,内容提要,益生菌应用前景 肠道健康定义 肠道菌群对健康的影

12、响 益生菌临床应用探索 展望,益生菌的简介,真菌的简介,真菌,真核细胞型微生物 细胞核和完整的细胞器 广泛分布自然界10万余种 大多对人体无害仅300余种致病,细胞壁不含肽聚糖,细胞壁,多糖75%,蛋白质25%,细胞膜含固醇,酵母菌和细菌的对比,增加分泌型IgA 增强肠粘膜的免疫应答,有$,有限$*,对免疫系统刺激 $,天然耐抗生素 与抗生素一起使用时，不会被灭活,是,否$,耐抗生素$,酵母菌细菌之间不会有任何遗传物质的传递，因此在进行抗生素治疗期间，使用亿活时安全的。,没有$,有$,遗传物质传递l$,可以在胃酸和胆盐中生存，因此可到达回肠，在需要的肠腔部位定植。,pH 4.5 to 6.5$

13、,pH 6.5 to 7.5$,生长条件$,酵母菌的表面积是细菌的10倍 更好的保护肠壁免受致病菌的侵袭 粘附致病菌，并随粪便排出体外,10 m$,1m$,细胞大小$,真核细胞不易侵犯人类细胞,真核生物$,原核生物$,微生物类型$,布拉氏酵母菌是临时定植 几天内会随粪便排出,1%$,99%$,在人类菌群中存在的状态$,$Adapted from - Czerucka D. Alimentary Pharmacology 26:767778. * The data from bacterial probiotics studies is limited to one or two bacteri

14、al strains only,细胞壁 $,肽聚糖, LPS (Gram-negative-), LTA (Gram-positive),壳多糖, 甘露糖 (PPM, PLM), 葡聚糖,通过凝集反应产生免疫应答,40,酵母菌和细菌的对比,增加分泌型IgA 增强肠粘膜的免疫应答,有$,有限$*,对免疫系统刺激 $,天然耐抗生素 与抗生素一起使用时，不会被灭活,是,否$,耐抗生素$,酵母菌细菌之间不会有任何遗传物质的传递，因此在进行抗生素治疗期间，使用亿活时安全的。,没有$,有$,遗传物质传递l$,可以在胃酸和胆盐中生存，因此可到达回肠，在需要的肠腔部位定植。,pH 4.5 to 6.5$,pH

15、 6.5 to 7.5$,生长条件$,酵母菌的表面积是细菌的10倍 更好的保护肠壁免受致病菌的侵袭 粘附致病菌，并随粪便排出体外,10 m$,1m$,细胞大小$,真核细胞不易侵犯人类细胞,真核生物$,原核生物$,微生物类型$,布拉氏酵母菌是临时定植 几天内会随粪便排出,1%$,99%$,在人类菌群中存在的状态$,仅临时定植,硬脂酸壳,可以在胃里生存,抗生素相关性腹泻,安全,布拉氏酵母菌 IgA,$Adapted from - Czerucka D. Alimentary Pharmacology 26:767778. * The data from bacterial probiotics s

16、tudies is limited to one or two bacterial strains only,细胞壁 $,肽聚糖, LPS (Gram-negative-), LTA (Gram-positive),壳多糖, 甘露糖 (PPM, PLM), 葡聚糖,通过凝集反应产生免疫应答,外膜的固有特性,41,真菌类与细菌类益生菌制剂比较,布拉氏酵母菌（亿活）作用机理,细菌毒素增加水分泌 肠腔内作用 1、抗毒素作用 a.分泌糖蛋白（54 Kda)拮抗难辨梭菌A/B肠毒素 b.分泌糖蛋白（120kDa)拮抗霍乱毒素 c.分泌蛋白磷酸酶(63kDa)拮抗大肠埃希氏菌肠多糖（LPS),布拉氏酵母菌

17、（亿活）作用机理,细菌破坏肠黏膜上皮细胞间紧密连接侵犯肠黏膜 肠腔内作用 2.抗菌活性 a.保护肠上皮细胞间紧密连接 b.通过细胞壁甘露聚糖直接吸附细菌，减少细菌对肠上皮细菌的攻击,布拉氏酵母菌（亿活）作用机理,抗生素破坏肠道正常菌群 肠腔内作用 3.促进肠道正常菌群平衡,布拉氏酵母菌（亿活）作用机理,病毒感染破坏成熟肠上皮细胞 肠腔内作用 4.代谢活性 增加肠道短链脂肪酸，有利于正常肠功能的恢复,布拉氏酵母菌（亿活）作用机理,双糖酶减少导致渗透性腹泻 营养作用 5.酶活性 a.合成多胺加速肠上皮细胞的成熟 b.增加双糖酶的分泌，促进病毒性腹泻的恢复,布拉氏酵母菌（亿活）作用机理,lgA抗体减

18、少 营养作用 6.促进sIgA分泌增加，增加肠道免疫屏障,布拉氏酵母菌（亿活）作用机理,炎症 黏膜抗炎作用效应 7.作用于多个细胞信号，减少炎症介质的合成,布拉氏酵母菌（亿活）作用机理,51,布拉氏酵母菌主要生理作用1,具有相当的对胃酸和胰蛋白酶的抵抗力，在胃肠道迅速达到高浓度并保持稳定水平。 通过微生物间相互作用或提高宿主的定植抗力，伯拉德酵母菌可拮抗致病性大肠杆菌、志贺氏痢疾杆菌、沙门氏杆菌甚至绿脓杆菌，尤其是白色念珠菌包括阿米巴原虫等致病微生物、原虫。 可中和毒素并参加对宿主粘附细胞受体发挥作用，而下调致病菌产生毒素，减少粘膜细胞CAMP产生，减少水、盐、电解质的分泌。 可产生相当量纯化

19、酶而直接分解致病菌产生的毒素A，或破坏其粘膜受体位点，使宿主得到保护甚至破坏肠毒素A受体（多糖蛋白酶），减轻毒素A的损害作用。,布拉氏酵母菌主要生理作用2,对宿主具有相当免疫赋活作用，促进细胞、体液免疫，活化补体和网状内皮系统，提高机体免疫力。 含丰富外源性多胺类物质，其对宿主粘膜绒毛、隐窝、二糖酶及碱性磷酸酶的表达、膜转运和上述细胞更新都有重要作用。 稳定肠道微生态系的作用並充分发挥肠道微生态系的综合生理作用。,微生物群和胃肠屏障相关疾病,发病部位,胃肠道屏障起核心机理的疾病,与胃肠道微生物群功能或组成改变相关的疾病,肠内,感染性腹泻 炎症性肠病 乳糜泻 肠易激综合征,炎症性疾病 乳糜泻 肠

20、易激综合征,肠外,过敏性疾病 自身免疫性疾病和关节炎 肥胖、脂肪肝和非酒精性肝硬化（NASH） 全身炎症反应综合征（SIRS）和ICU内败血症 营养不良,过敏性疾病 关节炎 肥胖,Diseases thought to be associated with GI barrier and GI microbiota,Stephan C Bischoff. Gut health: a new objective in medicine? Bischoff BMC Med 2011,9(24). ,益生菌的临床应用,推荐作为主要药物 治疗的疾病,推荐作为辅助性 药物治疗的疾病,腹泻病,功能性 胃肠疾

21、病,急性腹 泻病,慢性腹 泻病,IBD,肝胆 疾病,NEC,过敏 性疾病,HP 感染,乳糖 不耐受,腹泻病,益生菌制剂,菌株特异性,剂量依赖性,疗程,青春型双歧杆菌DM8504株,10101011/天,腹泻病,益生菌,大便性状,水样便,脓血便,病因,RV,侵袭 性细菌,抗生素 相关性 腹泻,放 射性,旅行者 腹泻,肺炎 引起 腹泻,鼠李糖乳杆菌 嗜酸乳杆菌 嗜热乳杆菌 布拉氏酵母菌 双歧杆菌制剂 罗伊氏乳杆菌,乳酸杆菌 布拉氏酵母菌 思密达 抗生素,同水样便,同脓血便,布拉氏酵 母菌 乳酸杆 菌属 双歧杆 菌属 链球菌,显著降低 发生率51%,双歧 杆菌 乳酸 杆菌,乳酸杆菌 双歧杆 菌属等

22、嗜酸链 球菌,培菲康,益生菌治疗急性感染性腹泻病,益生菌（鼠李糖乳杆菌GG、罗伊氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌LB、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、布拉酵母菌）等益生菌对急性腹泻病治疗有确切的效果 能够缩短病程(持续时间)，降低腹泻的严重程度 疗效有菌株和剂量依赖性(大于1010-11/d) 对轮状病毒等病毒性肠炎导致的水样泻效果更好 在疾病早期(48h内)使用效果更明显 无不良反应,益生菌与抗生素相关性腹泻,Wlodarska M, Finlay BB. Nature,2010;3(2):100-103,抗生素诱发的肠道菌群紊乱，被肠上皮细胞识别后，造成粘液分泌减少和肠上皮细胞紧密连接受损，屏障功能降低，

23、菌群及其MAMPs对上皮细胞的刺激增强，引起肠黏膜免疫应答的改变和易感性增高。,益生菌预防儿童抗生素相关性腹泻病(AAD),2008荟萃分析 数据来源：MEDLINE, EMBASE, CENTRAL, CINAHL, AMED 入组RCTs试验：10 RCTs 研究对象：018儿童 益生菌：乳酸杆菌属、双歧杆菌属、链球菌属、布拉氏酵母菌 结论： 益生菌显著降低儿童AAD发生率(51%) RR = 0.49 95% CI 0.320.74,Johnston BC, et al. The Cochrane Library 2008, Issue 4,益生菌制剂,单一菌种,多种菌种,疗效评估？,二

24、种菌 制剂,三种菌 制剂,四种菌 制剂,注重个体化与疾病种类,混合制剂的相互 作用及影响,如何评估,疗程,临床,实验室,双歧杆菌属 乳酸杆菌属 布拉氏酵母菌 酪酸菌,益生菌,布拉氏酵母菌,双歧杆菌,合用？,对病原菌 的作用,对益生菌 定植影响,对肠道本身 细胞的影响,存活2472h,作用机制,存活25天,布拉氏酵母菌临床应用1,可用于一切使用微生态制剂防治的疾病，疗效确切、治疗过程中平稳安全几无副作用。 对不明原因的腹泻，包括胃肠炎、消化不良，甚至霍乱或阿米巴引起的腹泻及其沙门氏菌和ETEC（旅游者腹泻）和病毒性腹泻都有效。 对抗生素相关性肠炎，尤其是伪膜性肠炎的防治有独特作用对难辩梭菌不仅可

25、拮抗它对粘膜的粘附作用又对其毒素A的受体有破坏作用减轻毒素的损害。 对一些慢性感染又不可避免较长时间使用抗生素的患者，可以同时给予布拉氏酵母菌治疗。,布拉氏酵母菌临床应用2,对白色念珠菌感染有相当的拮抗作用。 对肠易激综合症有较肯定的疗效。 常用于小儿腹泻，其疗效较好，临床应用多年，效果肯定，无毒副作用发生的报告，尤其是提升粘膜细胞二糖酶水平，故对病毒性腹泻有肯定的疗效，並且它可直接减少难辩梭菌A毒素受体，因而对抗生素相关性肠炎疗效肯定，值得临床推荐使用。,具循证医学证据的临床利益,缩短儿童腹泻病程达1.1天 缩短25%住院时间 减少75%的腹泻持续风险 在治疗后2月内减少50%的新发腹泻风险

26、,布拉氏酵母菌活菌散剂亿活,遗传易感性,肠道菌群,非特异性肠道炎症,慢性过程,反复发作,病因不明,UC、CD、不定型,宿主黏膜免疫应答异常,益生菌和炎症性肠病(IBD）,炎症性肠病发病机制,益生菌和炎症性肠病(IBD）,IBD的发病机制目前不清 研究发现，UC病人的肠道微生物菌群发生变化，促炎反应的细菌（肠杆菌，脆弱拟杆菌等）增加，而起保护作用的细菌（乳酸杆菌，双歧杆菌）减少。,Bacterial phyla identified in the human gut microbiota,本图是对18,405位青年人的肠道定植菌的16S rRNA进行基因排序的对比研究，包括5,405位IBD患者

27、和13,000位健康年青人。 从回肠到直肠段是细菌定植的主要部位。 IBD患者的细菌百分比较正常人发生明显变化。,Daniel A Peterson，Daniel N Frank，Norman R Pace, et al. Metagenomic Approaches for Defining the Pathogenesis of Inflammatory Bowel Diseases. Cell Host Microbe 2008, 3(6):417-427.,益生菌制剂治疗IBD机制,双歧杆菌数量和比例增加拮抗有害菌 调节免疫系统，下调促炎因子，减轻炎症反应 增加肠黏膜上皮屏障功能 减少

28、细菌移位，降低结肠黏膜渗透性 抑制细菌粘附、迁移、 产生抗菌物质、拮抗致病菌,益生菌与肠易激综合征（IBS）,功能性胃肠疾病无结构的异常,饮食,炎症,感染,环境,精神,易患人群,应激刺激反应异常,内脏感觉高敏感性,分泌改变,动力改变,内脏高敏感性,腹泻或便秘,腹痛、腹胀,微生态制剂治疗IBS机制,调整肠道菌群平衡，抑制炎症应答 减弱内脏感觉过敏 通过减少外周循环中CD14+前驱造血细胞发挥抗炎作用,益生菌治疗婴儿肝炎综合征,肝脏损伤,损伤机制,肝细胞 损伤,胆红素和胆汁 酸代谢紊乱,综合代 谢紊乱,LPS，肠粘 膜屏障破坏,益生菌,sALT,降酶护肝 联苯双脂,黄疸，胆 汁淤积,利胆,全身多器官 功能损伤,益生菌 对症治疗,肝内胆汁淤积与肠道菌群紊乱的关系,各种病因,肝脏病变,胆汁淤积,肠道菌群紊乱,肠黏膜屏障,胆汁