益生菌和肠道健康讲义课件.ppt

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1、益生菌和肠道健康,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,4,8,13,31,106,147,251,418,430,492,698,753,858,1009,1024,850

2、,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、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（En

3、terotypes） 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” 。Science, June 2005, 308:1635-1638WHO推荐使用微生物干预治疗（

4、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 health: a new objective in medicine? Bischoff BMC Med 2011,9

5、(24). http:/,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

6、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；合成维生素K和B族维生素。,Mechanisms of action of the intestinal microbiome

7、on the gastrointestinal barrier,Stephan C Bischoff. Gut health: a new objective in medicine? Bischoff BMC Med 2011,9(24). http:/,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

8、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 Patel, Patricia W Lin. Developmental biology of gut-probitic Inter

9、action. 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（TR1）、 TH2和TH3细胞，限制炎症反应，维持肠道免疫稳定。,nature reviews | immunology， 2008， vol

10、ume 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

11、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,

12、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$,pH 6.5 to 7.5$,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

13、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 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

14、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$,pH 6.5 to 7.5$,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

15、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 studies is limited to one or two bacterial strains only,细胞壁 $,肽聚糖,LPS (Gram-negative-),LTA (Gram-positi

16、ve),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（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

17、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

18、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

19、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 b

20、arrier and GI microbiota,Stephan C Bischoff. Gut health: a new objective in medicine? Bischoff BMC Med 2011,9(24). http:/,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

21、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

22、(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，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

23、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，

24、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

25、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,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

26、。,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 Dise

27、ases. 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

28、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,胆汁淤积,肝脏病变,黄志华，第六届全国儿科微生态学会议资料,益生菌作用的机制：纠正肠道菌群失调，减轻内毒素血症，防止肠道细菌移位；抑制NF-kB的活性和MCP-I的表达，降低炎症因子； 促进肠道MMC恢复。,益生菌制剂的安全性问题,与乳杆菌相关联的心内膜炎、肺炎和脑膜炎报道罕见, 均为免

29、疫功能受损的病人。国内曾有1例患者服用长双歧杆菌引起菌血症的报道。个别报道在免疫功能受损或有基础疾病的病人可以发生伯拉德酵母菌或枯草杆菌菌血症。目前肠球菌已成为医院内感染的重要病菌, 并且对万古霉素耐药菌株日益增多, 因此建议益生菌中不宜使用肠球菌1。,FAO-WHO，2002，guideline for the evaluation of probiotics in food.,全球临床应用证实：布拉氏酵母菌为安全可靠的益生菌药品,速控制：免疫功能严重低下的患儿 ICU重症监护的患儿 出生体重较低的新生儿 早产儿 其他：如患有严重基础疾病如白血病患儿。,亿活为安全可靠的益生菌药品，目前全球应

30、用近300亿盒，报道发生的30多例真菌性感染几乎全部与CVC相关。但在以下免疫功能低下的人群中的应用，仍需谨慎，对偶发出现真菌血症的患儿应用抗真菌药物可迅速控制：,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,展望,Key questions require further study and discussion,什么是介导免疫调节的特殊益生菌？还有哪些尚未被发现或未被研究的微生物具备免疫调节功能？在临床试验和动物研究中，健康的标准是什么，我们怎样来评估健康的有益因素？临床试验中，哪些是影响应答的因素？在人类益生菌及益生原的干预研究中，应该选择哪些生物标志物或者免疫标志物？益生原对全身及对局部肠粘膜的直接影响是什么？什么样的群体最适合作为临床试验的研究对象？怎样比较体内试验，体外试验及间接体内试验？怎样比较动物模型或临床试验的结果？,魏曦（1903-1989）湖南岳阳人，中国科学院院士，我国微生态学奠基人。“抗生素之后的时代将是微生态制剂时代。”,Thank You For Your Attention,