益生菌對高脂血癥調(diào)控機(jī)制及治療研究進(jìn)展

張宗祎，胡玥，張玉林，徐朝枝，胡麗娜（通信作者*）

（1.桂林醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，廣西 桂林 541000；2.山西省心血管病醫(yī)院 心內(nèi)科，山西 太原 030000）

0 引言

得益于經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，我國居民的生活水平不斷提升，食物種類也日益豐富。但與此同時營養(yǎng)過剩的問題也日益凸顯，與過大的社會競爭壓力一道，成為危害人群健康的重要危險因素，迫切需要更多的關(guān)注。最近幾年的研究顯示，我國人群高血脂及冠心病等心血管疾病的發(fā)病率有逐年上升趨勢，并且罹患這些疾病的人群也日益年輕化[1]。 2020 年中國居民營養(yǎng)與慢性病調(diào)查報告顯示，我國 18 歲及以上成人高脂血癥的患病率一直呈緩慢上升狀態(tài)，已經(jīng)超過了2015 年調(diào)查時的40.40 %[2,3]。作為一類由脂質(zhì)代謝失調(diào)進(jìn)而引發(fā)體內(nèi)血脂升高的代謝性疾病，高脂血癥的主要病理特征為血漿總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)及高密度脂蛋白(HDL-C)的異常升高。臨床降低血液膽固醇水平的主要策略有以下3 點：改變生活方式、調(diào)整飲食習(xí)慣和應(yīng)用藥物。然而，他汀類等常規(guī)藥物治療費用昂貴，而且往往會導(dǎo)致有害的副作用。出于這個原因，人們正在尋求其他可以兼顧成本和治療效果的方法。腸道益生菌因而作為潛在的降膽固醇藥物走入了人們的視線中?，F(xiàn)階段的國內(nèi)外研究結(jié)果都表明，益生菌與脂質(zhì)代謝之間存在著千絲萬縷且錯綜復(fù)雜的關(guān)系[4]，益生菌能夠通過多種途徑參與甘油三酯及膽固醇的合成，從而進(jìn)一步調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[5]。故本文將益生菌的有益生理作用及其降膽固醇作用分子機(jī)制的研究進(jìn)展作為焦點進(jìn)行綜述。

1 益生菌的生理作用

迄今為止，學(xué)術(shù)界對益生菌已經(jīng)有了一個較為清晰的認(rèn)知，即能定植于人體腸道內(nèi)，通過調(diào)整腸道微生態(tài)平衡，從而對人體健康產(chǎn)生有益效應(yīng)，具有生物活性的一類微生物的總稱[6]，同時早在2001年，WHO 和國際糧農(nóng)組織也已對益生菌作了明確的定義，即一類有生物活性的微生物，被宿主適量攝入時能對其健康有益[7]。外界攝入的益生菌不單單可以補充并維持人體腸道菌群的穩(wěn)定，還能夠進(jìn)一步保障人體健康。最近幾年國內(nèi)和國外研究者對益生菌的研究顯示，益生菌能夠發(fā)揮許多有益功效，在維持胃腸道健康狀態(tài)[8]、抑制腸道病原微生物的繁殖[9]、增強(qiáng)免疫應(yīng)答[10]、降低血清TC/TG等脂蛋白含量[11]等方面都產(chǎn)生了獨到的作用。

1.1 保持胃腸道健康

腸道中存在著多種復(fù)雜的微生物群落。近年來，有許多研究報道這些微生物群落可能參與包括炎癥性腸病和腸易激綜合征等腸道疾病的發(fā)病機(jī)制和病理生理進(jìn)展[12]。而益生菌的施用是維持或重塑人體健康的一項重要策略，尤其是益生菌對腸道內(nèi)環(huán)境的保護(hù)作用，在過去幾年中引起了人類醫(yī)療保健的極大興趣[13]。已經(jīng)有多個文獻(xiàn)報道了不同的潛在機(jī)制以解釋益生菌對腸道功能的有益影響[14]：首先，益生菌可以通過產(chǎn)生抗菌肽、與病原體競爭營養(yǎng)以及抑制病原體的粘附和易位來調(diào)節(jié)腸道菌群。其次，益生菌已被證明可以改善腸道免疫系統(tǒng)。第三，益生菌對腸上皮屏障也有一定程度的保護(hù)作用。

Deng 等人[14]通過實驗觀察了枯草芽孢桿菌(BAS) 和地衣芽孢桿菌 (BAL)對脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎癥的干預(yù)作用，結(jié)果表明這兩種益生菌可改善腸道功能，在減少血漿 TNF-α 濃度、減輕結(jié)腸炎癥的同時減少有害菌落的數(shù)量。非活菌雖然也表現(xiàn)出有益作用，但活菌的功效更加顯著。Mark[15]對研究壞死性小腸結(jié)腸炎的臨床隨機(jī)對照實驗進(jìn)行了匯總和綜述，證實了益生菌降低壞死性小腸結(jié)腸炎的發(fā)病率這一作用，同時對不同菌種的作用效果也進(jìn)行了探討和展望。此外，還有許多基礎(chǔ)和臨床研究證實了益生菌通過直接調(diào)節(jié)腸道菌群對腸道內(nèi)環(huán)境發(fā)揮保護(hù)作用，也有不少綜述詳細(xì)闡述了益生菌在這方面的作用，因此在這里不再贅述。

1.2 抗氧化

自由基產(chǎn)生自機(jī)體正常有氧呼吸的過程，在健康人體內(nèi)，這些自由基會很快被各種抗氧化物質(zhì)清除干凈，可是當(dāng)清除功能由于各種因素受到損傷時，自由基便無法分解而堆積，破壞細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能。有不少研究已經(jīng)證實了衰老、癌癥等疾病都與自由基過量有著密不可分的關(guān)系[16,17]，因此及時補充抗氧化劑以使機(jī)體抗氧化功能得到恢復(fù)，對于清除自由基、維持身體健康有及其重要的作用，而最近的研究表明，益生菌可能也是一種有效的抗氧化劑。

曹護(hù)群等人[18]利用含B.rw PP9、B. cercis VP11、L. rhamnosus SWP05 和L. acidophilus DMBCT6 的混合益生菌懸液對“脾虛”犬只進(jìn)行了飲食干預(yù)，結(jié)果表明，復(fù)合益生菌懸液的干預(yù)使得模型犬只血清中超氧化物歧化酶(T-SOD)、過氧化氫酶等抗氧化酶活性顯著上升，還可以顯著降低丙二醛(MDA)的水平；而在Hane 等[19]的研究中，在連續(xù)6 周服用L. acidophilus La5 和B lactis bb12 混合益生菌制劑后，參與實驗的30-60 歲的Ⅱ型糖尿病患者的空腹血清中抗氧化酶活性水平顯著提升，表明益生菌對患者的抗氧化能力具有明顯強(qiáng)化作用。Son Sung-Ho 等人[20]對從韓國傳統(tǒng)發(fā)酵食品“jangajji”中提取的益生菌L. paraplantarum SC61 進(jìn)行了進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)其具有明顯的DPPH 自由基清除活性。以上研究的結(jié)果都直接證實了益生菌的抗氧化能力，表明機(jī)體在得到益生菌的補充后自由基清除速度加快，機(jī)體抗氧化功能提髙。

1.3 緩解非酒精性脂肪性肝病

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一種代謝應(yīng)激性肝損傷，極易被肥胖、高血壓、糖尿病等病理狀態(tài)或疾病誘發(fā)，若不盡早進(jìn)行干預(yù)和治療，極易引起并發(fā)癥導(dǎo)致進(jìn)一步惡化[21-23]，最終演變?yōu)楦斡不?、肝癌等不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)局。因此如何在NAFLD的早期進(jìn)行控制以期恢復(fù)受損的肝功能，已經(jīng)成為近年來的研究熱點。

已有多項研究表明，在益生菌干預(yù)后可以有效改善肝功能和 NAFLD。李欣益等人[24]的研究發(fā)現(xiàn)，在雙歧桿菌V9 干預(yù)后，NAFLD 模型大鼠不僅血清肝功能指標(biāo)水平顯著改善，同時肝功能受損情況也可以得到緩解；Famouri 等人[25]的研究發(fā)現(xiàn)，給予復(fù)合益生菌膠囊(含嗜酸乳杄菌、雙歧桿菌和鼠李糖乳桿菌)治療NAFLD 患兒12 周后，患者的體重雖然沒有明顯降低，但谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)和谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)水平顯著下降，提示肝功能損傷得到控制。而Duseja Ajay 等[26]采用多菌株益生菌制劑對NAFLD 患者進(jìn)行了為期一年的治療后，服用益生菌患者的肝臟病變相較于服用安慰劑的患者出現(xiàn)明顯的減輕，同時ALT 的水平下降，可以看作益生菌對NAFLD 具有治療作用的直接證據(jù)。總之，上述研究證實了益生菌對NAFLD 治療作用的有效性。

1.4 降膽固醇

膽固醇在維持細(xì)胞本身完整性，進(jìn)行正常細(xì)胞功能活動方面有著舉足輕重的地位，但過高的膽固醇同樣也是心血管疾病的直接誘發(fā)因素。一項研究表明，與具有標(biāo)準(zhǔn)血脂譜的人群相比，患有高膽固醇血癥的人群有著三倍甚至更高的幾率承受心臟病發(fā)作的風(fēng)險[27]。已有研究證實，相較于對照組，服用益生菌顯著降低了所有實驗組的LDL-c 水平和總膽固醇水平[28]。

Ngongang 等人[29]進(jìn)行的研究顯示，持續(xù)攝入酸奶，特別是含有益生菌菌株的酸奶，可以顯著降低Wistar 大鼠血清LDL-C/HDL-C 比率，也降低了心血管疾病的風(fēng)險。最近，Zhu 等[30]研究了E.faecalis ATCC19433 對高膽固醇血癥小鼠的降膽固醇作用，結(jié)果表明E. faecalis ATCC19433 不僅能降低血清和肝臟的低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、總膽固醇(TC)，而且還能提高糞便中膽固醇的濃度。進(jìn)一步的結(jié)果表明E. faecalis ATCC19433 可以通過增加肝臟和小腸中的ABCG5 和ABCG8 來促進(jìn)膽固醇的排泄。以上結(jié)果均提示益生菌可能通過促進(jìn)膽固醇的分解和排泄，降低體內(nèi)過高的膽固醇含量，但其降膽固醇的具體分子機(jī)制，還有待進(jìn)一步的探究。

2 益生菌降膽固醇作用機(jī)制探討

2.1 膽鹽水解酶(BSH)與益生菌

膽汁酸(BA)是膽汁的主要成分，首先由膽固醇合成，在肝臟中與甘氨酸或牛磺酸結(jié)合后儲存在膽囊中，然后通過膽總管分泌到十二指腸。BA可促進(jìn)膳食脂肪和脂溶維生素的乳化和增溶，有利于其被腸道細(xì)胞吸收。雖然大部分BA 在發(fā)揮作用后會被腸黏膜主動重吸收并送回肝臟（腸-肝循環(huán)），但一小部分被腸道定植的微生物群系轉(zhuǎn)化[31]。在這些轉(zhuǎn)化中，這些微生物產(chǎn)生的膽鹽水解酶(BSH)起到了極其重要的作用。一些研究表明，BSH 活性不僅能夠影響腸道微生物本身，也同樣影響著人體的生理活動。事實上，最近的研究表明，BSH 和游離BA 參與了多種代謝過程，包括調(diào)節(jié)飲食中的脂肪吸收、膽固醇代謝、能量和炎癥平衡。

Michael 等研究者[32]在2016 年就發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌CUL66(Lactobacillus plantarum CUL66) 有較強(qiáng)的膽鹽水解酶活性，可以吸收培養(yǎng)基中的膽固醇。同時Caco-2 細(xì)胞（一種可模擬分化小腸上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的人克隆結(jié)腸腺癌細(xì)胞）在用植物乳桿菌CUL66 處理后，其膽固醇的攝入明顯減少。這項體外研究證實了益生菌通過BSH 活性有益地調(diào)節(jié)與腸道膽固醇代謝相關(guān)的多種事件的能力。而在2019 年，Wang 等[33]用高膽固醇飲食誘發(fā)小鼠高膽固醇血癥后，使用植物乳桿菌AR113(Lactobacillus plantarum AR113)和干酪乳桿菌pWQH01(Lactobacillus casei pWQH01) 干預(yù)可以顯著降低小鼠體重(BW)、血清總膽固醇(TC)和LDL-c 水平和動脈粥樣硬化指數(shù)(AI)，同時這兩種益生菌均表達(dá)了極強(qiáng)的膽鹽水解酶活性。這一研究在機(jī)體層面提示益生菌菌株過表達(dá)膽鹽水解酶可能通過減少膽固醇的吸收和增加膽固醇的分解代謝來降低高膽固醇血癥。

2.2 NPC1L1 蛋白與益生菌

NPC1L1 蛋白是腸道膽固醇吸收中的的關(guān)鍵蛋白，它存在于小腸粘膜刷狀緣上皮細(xì)胞上[34]。在對敲除NPC1L1 基因的小鼠進(jìn)行的一項研究中，可以觀察到NPC1L1 的缺乏能夠顯著減少膽固醇的吸收，而且NPC1L1 基因敲除小鼠對由西方飲食誘發(fā)的膽固醇水平升高具有完全的抵抗力。

Bao Le 等人[35]使用從鹽漬發(fā)酵蝦中提取的Lactobacillus plantarum FB003 菌株處理Caco-2細(xì)胞后，其NPC1L1 mRNA 的表達(dá)受到了抑制。Duval 等人[36]發(fā)現(xiàn)NPC1L1 基因在腸道中的轉(zhuǎn)錄受到肝X 受體(LXR) 激活子的下調(diào)。而LXR 是哺乳動物體內(nèi)膽固醇代謝的中樞調(diào)節(jié)器，現(xiàn)階段發(fā) 現(xiàn) 的種 類 有 兩 種，LXR-α 和LXR-β。Huang和Zheng[37]報 道L. acidophilus ATCC 4356 株在Caco-2 細(xì)胞中以劑量和時間依賴的方式下調(diào)NPC1L1 的表達(dá)或上調(diào)LXR-α 和LXR-β 的表達(dá)。Wa 等人[38]在大鼠上進(jìn)行的實驗則證實，食用含益生菌的發(fā)酵乳確實可以使大鼠LXR-α 和LXR-β mRNA 的表達(dá)明顯上升。

2.3 HMG-CoA 還原酶與益生菌

降低膽固醇水平最有效的方法之一便是抑制膽固醇合成。膽固醇合成的基本原料則是乙酰輔酶A，這一過程在體內(nèi)涉及多個復(fù)雜環(huán)節(jié)。3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶催化HMG-CoA 還原為甲羥戊酸。該酶在膽固醇生物合成中至關(guān)重要，被認(rèn)為是膽固醇合成途徑中的限速酶。因而在高膽固醇血癥的研究和治療策略中，它是一個十分重要的研究目標(biāo)，是近年來的“明星靶標(biāo)”[39]。

益生菌對肝臟膽固醇合成速率的影響可通過測定HMG-CoA 還原酶水平來表現(xiàn)。一些研究報告稱，在正常飲食中添加膽固醇或他汀類藥物會抑制HMG-CoA 還原酶的表達(dá)[40]。一項對Lactobacillus plantarum DR7 的研究表明[41]34，DR7的無細(xì)胞上清液可以通過AMPK 的磷酸化，降低HepG2 細(xì)胞中 HMG-CoA 還原酶的 mRNA 表達(dá)(P＜0.05)。Park 等 人[43]研 究 了L. acidophilus ATCC 43121 菌株對飲食誘導(dǎo)性高膽固醇血癥大鼠膽固醇代謝的影響，結(jié)果表明正常飲食組給予L. acidophilus ATCC 43121 可誘導(dǎo)肝組織HMGCoA 還原酶基因表達(dá)(P＜0.05)，這一結(jié)果與Wa等人[38]的結(jié)果相近。但高膽固醇飲食組喂飼L.acidophilus ATCC 43121 后HMG-CoA 還 原 酶 基因表達(dá)與對照組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。此外令人遺憾的是，益生菌對HMG-CoA 還原酶表達(dá)的影響研究現(xiàn)階段較少，相關(guān)結(jié)果仍然鮮有報道。因此，需要更多的研究來調(diào)查HMG-CoA 還原酶的表達(dá)與口服益生菌攝入量之間的聯(lián)系。

2.4 膽固醇7α 和27α 羥化酶與益生菌

膽固醇在肝臟中降解為膽汁酸的途徑主要有兩種：中性或酸性途徑。在中性途徑的情況下，膽固醇類固醇環(huán)的碳7 首先被羥化。該反應(yīng)由膽固醇7α-羥化酶(CYP7A1)促進(jìn)，是膽汁酸生物合成中最重要的一步。而在酸性途徑中，膽固醇首先被甾醇27-羥化酶(CYP27A1)轉(zhuǎn)化為氧甾醇。接下來氧甾醇7α 羥化酶(CYP7B1) 將氧化甾醇轉(zhuǎn)化為7α 羥基化的氧化甾醇。之后，7α 羥化的氧甾醇進(jìn)入中性途徑的后幾步[45]。Jeun 等人[42]用L. plantarum KCTC3928 菌株喂飼C57BL/ 6 小鼠后，在小鼠糞便中檢測到明顯升高的膽汁酸水平，CYP7A1 基因表達(dá)和蛋白水平明顯上調(diào)(mRNA水平增加80%，蛋白水平增加60%)。在另一項動物研究中，Park 等[43]發(fā)現(xiàn)，飼喂高膽固醇飼料時，觀察到肝臟CYP7A1 的表達(dá)發(fā)生降低；而在飼喂正常飼料時，L. acidophilus ATCC 43121 可增加大鼠肝臟CYP7A1 的表達(dá)。Huang 等人[44]對Enterococcus faecium WEFA23 進(jìn)行研究后得出的結(jié)論也支持了Park 的結(jié)果，即益生菌能夠通過促進(jìn)CYP7A1，增加膽汁酸排出。

3 結(jié)論和未來前景

之前的相關(guān)研究已經(jīng)顯示益生菌的降膽固醇作用的重要機(jī)制之一是抑制腸道膽固醇吸收，即抑制膽鹽水解酶(BSH)介導(dǎo)的膽汁酸重吸收。然而最近的研究同樣也表明，益生菌可以通過調(diào)控NPC1L1 蛋 白、HMG-CoA 還 原 酶、7α 和27α- 羥化酶的表達(dá)，參與膽固醇從吸收到排出的各個環(huán)節(jié)中，但這些機(jī)制仍需要進(jìn)一步的研究深化?？傊?，益生菌作為一種無毒副作用的膳食補充劑，在臨床應(yīng)用方面未來可期。盡管益生菌最初是因為它們能夠改善胃腸功能才得到推廣應(yīng)用，但越來越多的證據(jù)表明，益生菌對心血管系統(tǒng)和其他機(jī)體系統(tǒng)也同樣具有有益影響。

綜上所述，我們可以認(rèn)為，通過添加益生菌改變飲食是降低血漿中膽固醇的具有成本效益且前景光明的方法之一。攝入特定的益生菌可能通過對膽固醇的吸收、合成、分解過程進(jìn)行不同程度的干預(yù)，降低血清TC 和TG 等的水平，對高脂血癥發(fā)揮治療作用。因此，在之后的研究中，我們需要更多的臨床及基礎(chǔ)實驗證據(jù)來探討益生菌降膽固醇作用的基本機(jī)制，同時在更多動物實驗中使用不同劑量的各種益生菌以測試它們的效應(yīng)，并在進(jìn)一步的實驗中，評估益生菌及其菌株特異性效應(yīng)的長期效果。