动物双歧乳杆菌B420 控制体重的明显菌株

益处

概述全世界范围内肥胖及其并发症的日益流行亟需安全、高效的解决方案。肠道菌群组成与肥胖之间的相互关系导致了这样的假设，即某些细菌菌株可以为宿主提供体重管理及代谢健康方面益处。在寻找此类高效菌株的过程中，我们发现动物双歧杆菌乳亚种B-420™（B-420）可以提供此健康益处。乳双歧杆菌 B-420 是一种表征良好且有文献记载其益生菌作用的菌株。 大量已公布的研究都描述了这种菌株的表征、安全性和功效相关特性。乳双歧杆菌 B-420 的健康相关特性主要与体重管理及代谢健康有关但不仅限于此，总结如下：

• 长期安全使用历史

• 在食品及膳食补充剂应用中的卓越稳定性

• 与肠道细胞系的粘附性非常好

• 支持与代谢健康相关的健康菌群

• 改善肠道微生态学：促进与健康的瘦体重有关的艾克曼嗜黏蛋白菌（AKK 菌）的生长• 具有体重管理益处

• 控制体脂量

• 控制能量摄入

• 控制躯干体脂量

• 控制腰围总之，尽管乳双歧杆菌 B-420 对于体重管理及代谢健康具有显著的有益作用，但仍需要展开更多的研究才能全面了解。

简介

人们对饮食与健康之间关系认识的日益加深，除提供基本营养的基础上诉求提升健康的产品。最近几十年的研究使我们了解人体不同部位的各种微生物群体对健康和疾病的关键作用。人类微生物组不仅规模可观，其通过持续与人体相互作用给健康带来了巨大的影响：它能够帮助维持健康或疾病易感性，具体取决于其成分。多项研究表明，摄入益生菌（或称有益的微生物）对于因营养不佳或使用抗生素等原因遭到破坏的微生态平衡维持非常重要。众所周知，这种平衡可增强肠道健康、免疫系统、代谢健康以及其他生理功能，使得其成为对人类总体健康至关重要的因素（deMoreno de LeBlanc & LeBlanc，2014 年；Markowiak 和 Slizewska，2017 年；Vandenplas 等人，2015年）。益生菌被定义为“活的微生物，当摄入充足的数量时，对宿主产生一种有论证的功能性健康益处”（Hill 等人，2014 年）。益生菌健康益处有很多，某些健康益处已经比较确定。但是，应该注意的是，每种益生菌菌株都有其特定的健康益处，且当一种益生菌菌株具有某种健康益处时，我们不能假定另一种菌株（即使是属于同一菌种的菌株）也具有类似的特性。菌株的来源，例如人体胃肠道（GI），并非其益生菌作用的保证或前提条件。若要一种益生菌菌株成功并在摄入后在肠道内发挥作用，它必须符合下列要求：• 该菌株必须安全——这需要采用适当的分子技术来识别• 该菌株应该能够耐受酸和胆汁• 该菌株必须具有经过科学证明的健康益处T M 6 8-1 U S 9.1• 该菌株应该具有良好的技术特性，例如在终端消费品（不论是食品还是膳食补充剂）中以足够的数量存活直到保质期结束。大多数具有成熟益生特性的益生菌菌株都属于乳杆菌或双歧杆菌菌种，虽然有报告称一些其他微生物菌属的菌种也具有益生特性。双歧杆菌是一百多年前从母乳喂养婴儿的粪便中发现的（

Turroni 等人，2009 年）。这令科学家们特别感兴趣，因为这类细菌存在于健康的母乳喂养婴儿肠道中最丰富的菌种，且与婴儿免疫系统的健康发育有关。

如今，双歧杆菌因其在人体肠道微生物群落中的关键作用而受到广泛认可。一般而言，益生菌的有益作用涉及到降低某种疾病（例如代谢性疾病）的危险因素或者提升身体的自然功能（例如餐后血糖），由此帮助维持健康。但是，确立一种益生菌菌株的真正益处唯一确定的方法是系统的体外和体内研究，特别是人体临床试验。动物双歧杆菌乳亚种420（乳双歧杆菌B-420）已经是多项研究的课题。并且与乳双歧杆菌B-420相关的健康益处包括控制体脂量、增强粘膜完整性和血糖控制以及改善宿主对致病菌的抵抗力有关。

菌属特征

18、19世纪之交，Tissier从母乳喂养婴儿的粪便中发现了双歧杆菌，双歧杆菌菌属被归类为厌氧、多形性、革兰氏阳性、不产生孢子的细菌（Arumugam等人，2011年；Turroni等人，2009年；Ventura等人，2007年）。双歧杆菌菌种已被证实可以粘附上皮细胞系（图1）、帮助维持肠道稳态且代表健康的母乳喂养婴儿肠道中最丰富的、对免疫系统发育发挥着重要作用（Benno等人，1984年；Penders等人，2006年；Stark和Lee，1982年）。衰老及各种疾病会降低双歧杆菌的比例及其菌种多样性（Arboleya等人，2016年）。一般而言，肠道中较高的双歧杆菌比例被认为对健康有益，且与生命阶段有关（Arboleya等人，2016年；O’Callaghan和vanSinderen，2016年）。如今，双歧杆菌因其在整个生命期间对人体肠道菌群的关键作用而受到广泛认可。它们在肠道中的作用及其对宿主免疫系统和新陈代谢的影响导致了一系列健康益处，例如呼吸道感染、各种胃肠道疾病和感染的风险降低（Arboleya等人，2016年；O’Callaghan和vanSinderen，2016年）。动物双歧杆菌乳亚种是其中一种最常见的双歧杆菌菌种，且在北美洲和欧洲被用作商业化产品。动物双歧杆菌乳亚种的益生菌菌株的相关益处使其被应用于各种膳食补充剂和食品中，包括酸奶等乳制品。

选择与分类法/基因组学乳双歧杆菌被用于发酵食品数十年，但在1997年被Meile等人进行了科学分类（Meile等人，1997年）并在2004年被重新归类为动物双歧杆菌乳亚种（Masco等人，2004年）。为了简化，杜邦称这一菌种的菌株为乳双歧杆菌。最近乳双歧杆菌B-420的全基因组序列已经公布，由此允许在其他基因相似的乳双歧杆菌菌株当中更加严格地确认菌株身份（Stahl和Barrangou，2012年）。乳双歧杆菌B-420已保藏在美国菌种保藏中心，菌种编号为SD6685。

图 1. 乳双歧杆菌 B-420（©杜邦）的扫描电子显微照片

基因组概述

乳双歧杆菌B-420基因组的长度为1,938,595个总碱基对，它是一个基因组非常保守的亚种，乳双歧杆菌B-420与标准株DSM10140的同源性高于99.9%（Stahl和Barrangou，2012年）。乳双歧杆菌B-420的基因组图谱如图2所示。通过5个专属且公开的动物双歧杆菌乳亚种总基因组的比较基因组学发现，该菌种的总体基因组可塑性较低。事实上，针对由Tmanova等人测序的所有菌株展开的全基因组比较表明多样性极低—47种确认的单核苷酸多态性（SNP）和四起插入/缺失（INDEL）事件（Tmanova等人，2012年）。在ANVISA评估中，数据库搜索或文献中均未发现任何细菌素。只发现了一种以为乳双歧杆菌B-420目标的毒素-抗毒素系统。不存在对宿主有毒性的毒素基因。

图 2. 乳双歧杆菌 B-420 的基因组图谱。长度为 1,938,595 个碱基对。来源：杜邦内部生成数据

一致的菌株身份

对于一种有文献记载其益生菌活性的菌株而言，在加工过程中不发生任何遗传或生理学上的改变非常重要。为了保持每个乳双歧杆菌B-420生产批次的品质、纯度及一致性，对每个培养物批次进行基于16SrRNA基因序列相似度鉴定。安全摄入长期以来，双歧杆菌菌种被认为安全且适合人类摄入，多项已经公布的研究都阐述过其安全性（Salminen等人，1998年）。乳双歧杆菌已成为添加到食品中的、基于EFSA的安全性评估，被视为安全的微生物。人们已编制一份合格微生物名单，它代表符合安全资格认证名单（QPS）标准且不会引发安全问题的微生物。动物双歧杆菌乳亚种被包括在QPS名单内，最近更新名单表明不存在任何安全问题，且乳双歧杆菌名单名单仍在2017年的QPS更新版当中（EFSA生物危害小组，2019年（Herman等人，2019年））。在美国，乳双歧杆菌B-420已于2012年被美国食品药品监督管理局（FDA）授予一般认为安全（GRAS）状态（GRAS第445号通知）。此外，乳双歧杆菌B-420被加拿大卫生部公认为安全。在人类临床研究中，乳双歧杆菌B-420已单独且与其他益生菌和益生元组合而被安全使用（Barbuti等人，2015年；Casiraghi等人，2007年；GlückandGebbers,2003年；Klein等人，2008年；Lamiki等人，2010年；Ouwehand等人，2006年；Roessler等人，2012年；Roessler等人，2008年；Sairanen等人，2007年；Stenman等人，2016年）。受试者的年龄从0岁（新生婴儿）到77岁不等。大部分研究都是针对健康的受试者展开的，也包括一些患特应性皮炎（AD）或结肠憩室病的受试者。在所有这些研究中都不存在任何与摄入乳双歧杆菌B-420有关的不良反应。

抗生素敏感模式

抗生素敏感模式是展现人类治疗所使用的抗生素易使一种生物体失活之潜力的重要方式。抗生素耐药性可以定义为在通常抑制或杀灭细菌的某些物质存在情况下，细菌具有存活甚至生长的能力。它是微生物的一种自然特性，且在人类使用抗生素之前就已经存在。在许多情况下，耐药性是由于缺失特定的抗生素靶标，或者是自然选择的结果。这种耐药性可能是先天/固有或后天获得的。固有的耐药性指某一分类组别中的所有菌株都表现出对一种抗菌药的表型耐药性。虽然一个菌种的大部分菌株通常对某一给定抗生素敏感，一些菌株可能通过抗生素药靶基因编码突变等方式而具有后天获得的耐药性。这种类型的抗生素耐药性常常不可传递。另一种获得耐药性的方式是从另一种细菌处获得。在后天获得的耐药性当中，后者最令人担忧，因为它可能传递给其他（潜在致病性）细菌。在发现这种耐药性的情况下，必须研究它是否可能传递给其他（潜在致病性）细菌（D’Aimmo等人，2007年）。迄今为止，尚未报告食品及饲料中所用双歧杆菌的任何抗生素耐药性传递。乳双歧杆菌B-420的抗生素敏感模式总结在表1中。根据这些结果，乳双歧杆菌B-420未表现出任何后天获的抗生素耐药性。表 1. 乳双歧杆菌 B-420 的抗生素敏感性图谱

基因组分析证实不存在任何已知的可传递遗传元件

获得所生产菌株的全基因组序列并分析水平基因转移（HGT）的机理。采用该序列，可以与已知的耐药标志物比较来确定它们是否存在。一旦耐药性机理有大量文件记载并在序列中进行定位，则评估侧翼区及序列的身份。当尚未充分了解耐药性机理时，则检查该菌株的所有已知HGT机理来排除掉位于近端的耐药性基因的可能性。请注意，并不是评估所有的耐药性。只研究对超出EFSA折点的耐药性基因。分析乳双歧杆菌B-420基因组证明缺失与抗生素耐药性有关的已知可传递遗传元件。动物双歧杆菌乳亚种的四环素耐药性已在先前被证明与存在单基因tetW直接相关（Kazimierczak等人，2006年）。乳双歧杆菌常见的四环素耐药性基因也以一种稳定的基因组定位存在于乳双歧杆菌B-420基因组中，这表明不太可能发生基因转移或者表型活性的改变（Stahl和Barrangou，2012年）。最近公布的乳双歧杆菌基因组评估已经证明，tetW基因是保守的，因此可能是这一菌种的内源基因（Gueimonde等人，2010年。迄今为止，尚未有任何证据表明保守的tetW基因具有传递耐药性的能力，即使在肠道上部酸度及高胆汁盐浓度所引起的压力下（Polit等人，2018年），因此不构成任何已知的传递风险。此外，还分析了tetW基因的单个序列组成，且无法区分基因组的总体GC含量与tetW基因的GC含量。这进一步强调了这是乳双歧杆菌B-420的内源基因的可能性，因为水平基因转移通常采用所获得的遗传物质与宿主遗传物质的不同GC含量来标记。虽然对乳双歧杆菌B-420的质粒分析未在该菌株中检测到任何质粒，我们在该菌株的基因组中识别到9种转座酶。一种假定的转座酶基因trp就是在tetW基因上游识别到的（Gueimonde等人，2010年）。但是，由于这一含trp和tetW的基因组区域在动物双歧杆菌乳亚种菌株（乳双歧杆菌B-420）和在Gueimonde等人（2010年）的研究所评估的其他菌株中相似，可以得出的结论是没有证据证明乳双歧杆菌B-420能够传递四环素耐药性（Gueimonde等人，2010年）。

产生生物胺

组胺和酪胺是天然存在于广泛系列食品中的生物胺，包括发酵食品。它们是在原料中存在的酶的作用下产生的，或者由于微生物对氨基酸脱羧而产生的。摄入含大量这些胺类的食物可能引起不良反应，例如恶心、头痛、皮疹及血压变化（Ladero等人，2010年）。在乳酸菌中，组胺酸脱羧酶催化组氨酸产生组胺，酪胺酸脱羧酶催化酪胺酸产生酪胺。基于科学文献以及最新的基因组数据库，杜邦内部已成功开发出一种特殊的组胺酸和酪胺酸脱羧酶基因检测方法。通过这类分析，我们在乳双歧杆菌B-420基因组中未识别到任何组胺酸和酪胺酸脱羧酶基因。因此，基于杜邦内部生成数据的这类结果，乳双歧杆菌B-420不太可能产生这两种生物胺中的任何一种。

产生L/D-乳酸

乳酸是乳酸细菌及其他微生物发酵过程中最重要的代谢终产物。数千年来，乳酸发酵一直被用来制作发酵食品。因分子结构的不同，乳酸有两种光学异构体。一种是L(+)-乳酸，而另一种是其镜像D(-)-乳酸。尔浓度普遍存在于哺乳动物的血液中，且可能从脂类或氨基酸代谢所产生的丙酮醛生成。虽然益生菌培养物作为产生D(-)-乳酸的营养成分可以安全地被婴儿摄入（Connolly和Lönnerdal，2004年），国际食品法典委员会（Codex）规定只有产生L(+)-乳酸的培养物才可用于1岁以下婴儿的食品中。乳双歧杆菌B-420主要产生L(+)-乳酸（详见表2）。

产品稳定性

如今，人们普遍的共识是，益生菌必须足量摄入才能提供所需要的健康益处。不同的菌株和不同的功效要求不同的剂量。食品及膳食补充剂生产商发现这种菌株尤其有吸引力，其原因包括：

•可作为一种高活菌数的冻干原料提供

•在各种食品及补充剂应用中具有优异的稳定性

对肠道健康的益处

益生菌的健康益处依赖于它们在肠道上部条件下的存活能力，以及影响肠道菌群和肠道微生态环境的能力。为了解这一点，乳双歧杆菌B-420的早期研究聚焦于对酸和胆汁的耐受性、与肠道和口腔表面的粘附性以及抗菌活性等特性，且因此为后来确定乳双歧杆菌B-420健康功效的体外、动物和临床研究奠定了基础。

肠道菌群对健康的重要性

人体胃肠道（GI）是一套极其复杂的生态在人类、动物、植物及微生物中，L(+)-乳酸是碳水化合物和氨基酸代谢过程中的一种正常中间或最终产物，而D(-)-乳酸被认为“非生理性的”且可能是引起乳酸酸中毒的原因。在人类及动物器官中，这种D(-)-乳酸的内源合成量非常低。这种异构体以纳摩系统，且代表着宿主与环境的最大接触面积。这套生态系统由宿主细胞（包括上皮和免疫细胞）和常驻菌群组成。长期以来，人们认为人体GI的主要功能是消化和吸收营养物质并排出最终废物。但是，近年来，人们已经认识到GI具有许多其他对人体健康至关重要的功能。GI内居住着大量微生物细胞（1014），可能超出了人体内细胞的数量（Sender等人，2016年）。据估计，肠道菌群包括至少1000个菌种，虽然所有细菌当中有95-99%都属于10个菌属。肠道菌群的许多成员是有益的，而其他的可能有害或功能未知。某些菌属（包括乳杆菌和双歧杆菌）浓度较高被普遍认为与GI更健康有关。常驻微生物参与许多代谢过程，例如将未消化掉的碳水化合物发酵成短链脂肪酸（Macfarlane和Macfarlane，2012年），并参与脂类代谢及维生素合成（LeBlanc等人，2013年）。肠道菌群（特别是双歧杆菌）的另一项重要功能是刺激免疫系统的成熟并提供抵御传入和潜在的致病性微生物的保护（Rescigno，2014年；Ruiz等人，2017年）。当这一高度复杂的微生物群落脆弱的生态平衡被环境或生理学因素打乱时，则对传染和免疫炎性疾病的易感性提高。此时，有必要重新建立有益的菌群。研究已经证明，特定的益生菌菌株可用来优化肠道菌群的组成和活性，并因此降低发生一系列疾病和不适的风险（Lin等人，2014年；Scott等人，2015年）。

对酸和胆汁的耐受性以及通过肠道后的存活情况

根据被普遍接受的益生菌定义，益生菌在摄入之时应该是活的才能提供健康益处。虽然没有明确表述，这一定义意味着，益生菌在通过GI后应该是存活的。多种特性都被认为与通过GI后仍能存活有关，其中最重要的是对胃内强酸性条件和小肠内高浓度的胆汁盐的耐受性。体外研究已经证明，乳双歧杆菌B-420对胆汁盐及酸类有明显的耐受性（Alander等人，2001年）（表3）。表3. 乳双歧杆菌 B-420 的选择特征

此外，我们在临床试验中发现摄入菌株乳双歧杆菌B-420后粪便中的乳双歧杆菌含量增加，这表明乳双歧杆菌B-420通过胃肠道后仍能存活（Klein等人，2008年；Kok等人，1996年；Roessler等人，2008年）。

对肠道粘膜的粘附性

虽然粘附性并非一种菌株具有益生特性的先决条件，与肠道粘膜的相互作用被认为很重要，其原因有许多。与肠道粘膜结合可能延长一种益生菌菌株在肠道内的定植时间。这种与粘膜的相互作用让益生菌能够密切接触肠道免疫系统，因此有更好的机会调节免疫应答。它还可能通过限制肠道致病菌在肠道内的粘附和定植能力而保护免受这类致病菌的影响。目前，人们利用体外人体肠道上皮细胞系（Caco-2和HT-29）以及人体结肠粘液来衡量粘附性。在体外与这些细胞系及粘液的结合被视为它们结合潜力的一项良好指标。此外，我们还在体外测量了乳双歧杆菌B-420与从不同年龄的受试者身上分立而来的肠道粘液的粘附性，并被证实与新生儿、婴儿及成年人的粘液的粘附性都非常好（>10%），但与老年受试者粘液的结合能力显著降低（Ouwehand等人，1999年）。在后来由Collado及其同事展开的一项研究（Collado等人，2017年）中，乳双歧杆菌B-420在体外与人体肠道粘液的粘附值非常好（3.5-5%）。两项研究都通过测量粘附人体粘液的细菌的放射性来分析了粘附性。表4列举了我们内部生成的粘附特性数据，这些与已公布的结果相符。

抑制致病菌

乳双歧杆菌B-420已被证明在体外抑制并取代了外阴拟杆菌、溶组织梭菌、金黄色葡萄球菌、艰难梭菌、单核细胞增生利斯特菌和产气肠杆菌等多种致病菌与人体粘液的粘附（Collado等人，2007年）。

抗毒素活性

益生菌改变肠道菌群的能力还会影响有害细菌在肠道内引起的毒性。存在于肠道中的各种微生物会产生具有遗传毒性、致癌和促肿瘤活性的物质。事实上，通过改变肠道菌群影响这种毒性的益生菌可以潜在降低结肠癌风险。已在人体结肠腺癌细胞中评估过包括乳双歧杆菌B-420对粪便水诱导的DNA损伤的抗原毒性，表明粪便水引起的DNA损伤显著降低了24％（Burns和Rowland，2004年）。当用短链低聚果糖（FOS）或低聚半乳糖（GOS）培养乳双歧杆菌B-420与时，对细胞产生的遗传毒性具有最佳的抗药性。在一项针对含乳双歧杆菌B-420益生菌混合物的临床试验中，健康对照品未诱发粪水遗传毒性，而在基线时水遗传毒性较高的AD患者的毒性有所下降（Roessler等人，2012年）。

益生元利用

益生元指不被人体消化但可以被肠道细菌利用的食物成分（Gibson和Roberfroid，1995年）。益生元已被证明可以通过促进一些双歧杆菌和乳杆菌菌株的生长而维持肠道菌群的平衡（Gibson和Roberfroid，1995年），而限制致病菌可用作其能量来源的碳水化合物的可变性可用于选择选择性诱导有益细菌生长的益生元。最常用的益生元是复杂的寡糖，如FOS和GOS（Gibson等人，2004年；Roberfroid，2007年）。根据体外试验，乳双歧杆菌B-420可以利用FOS、GOS、棉子糖和低聚木糖（XOS），但不能利用β-葡萄糖低聚物（Alander等人，2001年；Jaskari等人，1998年）。乳双歧杆菌B-420与XOS和葡萄糖生长得一样好（Jaskari等人，1998年）。同样，Mäkeläinen及其同事（Mäkeläinen等人，2010年）证明乳双歧杆菌B-420可以利用XOS、FOS、GOS和龙胆二糖作为碳源，但不能利用木聚糖。研究观察到PDX、乳糖醇和普鲁兰多糖的生长缓慢（Mäkeläinen等人，2010年）。在另一项研究中，乳双歧杆菌B-420在乳果糖上生长良好（>80%）、在一定程度上在菊粉上生长，而在GOS、FOS和甘露寡糖生长较差（Kneifel等人，2000年）。James等人证明，乳双歧杆菌B-420在菊粉存在下，乳酸杆菌B-420的生长速率增加，表明该菌株能够利用菊粉（James等人，2014年）。

调节人体菌群

研究乳双歧杆菌B-420调节人体菌群组成的能力的早期研究旨在分析乳双歧杆菌B-420的存活情况。针对26位健康成年人展开的一项为期6周的安慰剂对照、饮食干预试验中，研究了长期食用含嗜酸乳杆菌74-2、乳双歧杆菌B-420和2%菊粉的合生元牛奶对肠道菌群组成的影响，并测量了粪便中增加的双歧杆菌和乳杆菌数量，由此表明所摄入的细菌能存活（Casiraghi等人，2007年）。在这项研究中，测试的其他微生物组别没有表现出任何显著的变化。但是，干预后粪便中的L-乳酸浓度显著降低，表明刺激了利用乳酸的细菌的生长（Casiraghi等人，2007年）。在针对AD患者及健康人群进行的一项研究中，含乳双歧杆菌B-420和副干酪乳杆菌Lpc-37及嗜酸乳杆菌74-2的益生菌混合物不仅导致健康受试者的乳杆菌显著增多、双歧杆菌出现增加趋势，而且显著降低了产气荚膜梭菌簇I-II的水平（Roessler等人，2012年）。但是，在AD患者组中未观察到相同的效果（Roessler等人，2012年）。在另一项临床干预试验中，含乳双歧杆菌B-420的益生菌混合物与含菊粉的合生元产品都显著增加了粪便中的乳杆菌和双歧杆菌数量，且益生菌混合物降低了大肠菌群数量，但对产气荚膜梭菌水平没有任何影响（Sairanen等人，2007年）。在合生元补充剂中摄入4g菊粉会增加不良事件（肠胃气胀和腹痛）的风险，而益生菌补充剂的耐受性良好。在一项双盲、安慰剂对照的临床试验中，乳双歧杆菌B-420作为与PDX的合生元产品与艾克曼菌、克里斯滕菌和甲烷短杆菌的丰度增加有关，而普雷沃氏菌属的丰度降低（Hibberd等人，2018年）。此外，口服摄入含乳双歧杆菌B-420的合生元产品也可能改变除GI以外的其他身体部位中的菌群。一项开放的前瞻性试验检查了在209位志愿者当中乳双歧杆菌B-420、嗜酸乳杆菌145、鼠李糖乳杆菌GG和嗜热链球菌对鼻腔菌群的影响（Glück和Gebbers，2003年）。试验发现，在摄入益生菌饮料的组别中发生潜在致病菌的情况显著减少，包括金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、β溶血性链球菌和流感嗜血杆菌，但在摄入标准酸奶的组别中没有看到这种情况。这些结果表明，定期摄入益生菌可以减少上呼吸道中的潜在致病菌。在由Barbuti等人公布的一项临床试验中，摄入由发酵乳制品中的乳双歧杆菌B-420不能有效根除幽门螺杆菌感染（Barbuti等人，2015年）。此外，一项最新研究结果表明，乳双歧杆菌B-420作为益生菌混合物的组成部分或单独摄入均可诱导肠道菌群调节。在一项安慰剂对照的随机临床试验中，单独使用乳双歧杆菌B-420被证明提高了超重的研究受试者体内有益微生物（乳杆菌和艾克曼菌）的水平，且所观察到的肠道菌群组成改变与在肥胖相关临床结果中证明的益处有关（Hibberd等人，2018年）。综合考虑这些结果，单独和作为合生元产品的组成部分而摄入的乳双歧杆菌B-420似乎可能通过提高自身在肠道内的数量并减少致病性肠道细菌的数量、增加其他具有已知有益作用的肠道细菌菌群的数量来对各种微生物群落具有正向调节作用。我们需要展开进一步的研究才能了解这类作用的机理。乳双歧杆菌B-420调节肠道菌群组成的能力可能介导菌株对代谢健康的有益作用，因为已经证明瘦和肥胖表型之间的肠道菌群组成有所不同。十多年前，在JeffGordon小组发表的文章中首次发现了肥胖和精瘦小鼠及人类之间肠道菌群成分的差异（Ley等人，2005年；Turnbaugh等人，2006年）。从那时起，早期有关健康和肥胖受试者之间差异的横向研究的出版物表明了菌门水平上的巨大变化，主要是肥胖者的厚壁菌门/拟杆菌门比例提高（Turnbaugh等人，2009年）。似乎某些形式的肥胖与菌群组成的相关性要高于其他形式的肥胖。人们还证明，共享的集体核心微生物组较为保守，但其他微生物菌种的多样性变化是通过影响能量收集效率以及所收集能量的储存和利用而导致精瘦和肥胖者能量平衡差异的原因（Turnbaugh等人，2009年）。

肠道功能与健康

乳双歧杆菌B-420在肠腔内、胃肠道上皮以及对肠道菌群的许多细胞水平上的作用，共同增强了肠道健康并缓解了便秘。便秘是一个普遍问题，且严重时可能显著降低生活质量。人们针对先前受非复杂型结肠憩室病影响的患者评估了含乳双歧杆菌B-420、嗜酸乳杆菌145和瑞士乳杆菌ATCC15009的益生菌组合预防便秘相关性腹痛复发的有效性及安全性（Lamiki等人，2010年）。在入院时以及持续6个月的随访研究中评估便秘、腹泻和腹痛情况。在整个研究期间没有任何憩室炎征兆或加重的情况，并且68.8％的患者在治疗后仍然没有症状，其余的患者在基线时出现了不适症状，其中三分之二的患者改善了或习惯了大便习惯：总的来说，治疗被视为超过78％的患者认为“有效”或“非常有效”（Lamiki等，2010）。另外，微生物学和基因组分析表明粪便中的乳酸杆菌和双歧杆菌显着增加，且所摄入的菌株存活率显著提高（Lamiki等人，2010年）。

乳双歧杆菌B-420与代谢健康

除影响肠道健康、肠道屏障功能及肠道菌群组成以外，体外和体内试验以及临床研究都证实了乳双歧杆菌B-420的全身性健康影响。所发现的乳双歧杆菌B-420健康益处大多与广泛的代谢健康概念有关。所观察到的效果可能基于先前描述的乳双歧杆菌B-420的粘附力，抗毒性和上皮完整性增强能力，且需要复杂的代谢途径网络，但这些机制的细节仍然未知。肥胖流行现状与代谢健康总体而言，人们日渐认识到益生菌还可调节代谢健康。肥胖以令人担忧的速度增长，且困扰着数十亿人，包括越来越多的儿童（Swinburn等人，2011年）。这种现象的进化起源是可以理解的：动物总是储存能源，以备不时之需。在长期营养过剩时，由于多余的能量超过了代谢组织的储存能力，该系统适得其反，通过先天免疫系统的激活导致低度炎症和胰岛素抵抗（Saltiel和Olefsky，2017年）。因此，肥胖可能导致2型糖尿病等代谢性疾病以及心血管疾病。代谢综合征被定义为危害代谢健康的综合症状：特别是腹部脂肪过多，高血压，葡萄糖耐受不良，胰岛素抵抗和血脂异常（Bruce和Byrne，2009年）。慢性低度炎症状态已被认为是代谢综合症的混杂因素之一，因此也是先前提到的代谢性疾病（Saltiel和Olefsky，2017年）。益生菌可以缓解代谢性健康问题，并有助于控制体重和脂肪量，将为对抗肥胖大流行提供一种安全的方法。在一些体外，动物和临床试验中，乳双歧杆菌B-420已被证明在体重管理和代谢健康方面的结果充满前景。事实上，与乳双歧杆菌B-420健康益处相关的大多数结果都与代谢健康有关。乳双歧杆菌B-420对体重管理和饱腹感的影响迄今为止，与体重管理和代谢健康有关的益生菌干预和机制试验主要集中在乳杆菌和双歧杆菌菌属。乳双歧杆菌B-420已在动物和人类研究中被证明有望成功帮助维持体重，并通过降低葡萄糖水平和改善胰岛素敏感性等方式来提升代谢健康状况（Stenman等人，2016年；Stenman等人，2015年；Stenman等人，2014年）。代谢性疾病的发展与高脂饮食（HFD）有关，这种饮食改变肠道菌群并诱发轻度炎症、胰岛素抵抗和2型糖尿病。Amar及其同事在小鼠中证明，在HFD诱导型糖尿病发作时、在糖尿病小鼠模型中肠道共生细菌向血液和脂肪组织的移位增加，并随着乳双歧杆菌B-420的补充而减少（Amar等人，2011年）。此外，在另一项小鼠研究中，乳双歧杆菌B-420也作为一种单菌株补充剂被证明减少了高脂饮食诱导型糖尿病小鼠的体重增加和脂肪量积累（Stenman等人，2014年）。在这些结果一致的是，针对一项随机临床研究展开的事后因素分析中还显示，补充乳双歧杆菌B-420可显著降低人体总脂肪含量、躯干脂肪量和腰围与未摄入乳双歧杆菌B-420的群组相比显著降低（Stenman等人，2016年）。乳双歧杆菌B-420与其他益生菌或益生元组合提供了更多代谢健康相关的可能性。在一项安慰剂对照的临床试验中，乳双歧杆菌B-420与PDX结合能够控制身体脂肪堆积（Stenman等人，2016年）。事实上，在经过六个月的干预后，在符合方案人群中，组合组和安慰剂组之间的总体内脂脂含量平均差异为1.4千克。与安慰剂相比，合生元组的躯干部位的脂肪含量差异最明显，该部位的脂肪含量显著降低-6.7％，腰围降低2.7％（2.6厘米）（Stenman等人，2016年）。有趣的是，在临床试验中，与安慰剂相比，乳双歧杆菌B-420显著降低了每天约210Kcal/天的能量摄入（P=0.041）（Stenman等人，2016年）。这一结果得到了我们小组早期体外研究结果的支持，早期研究证明乳双歧杆菌B-420增加了饱食标志物胰多肽（PYY）的表达（Putaala等人，欧洲专利EP1981516B1）。因此，乳双歧杆菌B-420可能通过影响饱腹感和食欲激素水平来调节食物摄入量，进而对代谢健康产生部分有益作用。

乳双歧杆菌B-420对血糖、血脂及胰岛素敏感性的影响

长期营养过剩最终会导致高脂血症和高血糖，进而激活应激反应性和炎症信号通路而引起胰岛素抵抗。胰岛素与其受体的结合通常会最终导致葡萄糖转运蛋白（GLUT4）向细胞质膜迁移以及葡萄糖吸收，但也导致脂肪生成活性的上调（Foufelle和Ferre，2002年；Quon等人，1994年）。胰岛素受体的数量和亲和力受多种环境因素的影响，肠道菌群组成也与胰岛素敏感性有关。在糖尿病中看到的广泛生化指标异常可以追溯到减少葡萄糖进入周围组织和增加葡萄糖的循环水平（称为葡萄糖代谢性胰岛素抵抗）以及脂质的过度积累（Boden和Shulman，2002年）。胰岛素的快速脉冲式分泌受损引发餐后高血糖，并进一步导致β细胞分泌过多。正能量平衡也会诱发变化，由此通过增强脂肪酸氧化和储存来抵消多余的循环脂肪酸的有害影响。脂肪细胞可能已经进化出可以起到缓冲血浆脂肪酸的作用，但是只能做到一定程度而没有病理后果（Unger，2003年）。在胰岛素抵抗中，延迟的高胰岛素血症会增加异位脂肪的积累，从而关闭异位脂肪积累的恶性循环并损害糖耐量（Shiga等人，2009年）。由于观察到了肠道菌群组成与代谢健康之间的关联，益生菌被用作一种潜在的治疗工具来改善胰岛素敏感性，且通过横向研究获得了积极的结果。在Vrieze等人（2012年）的研究中获得的积极结果表明从精瘦供体移植的粪便菌群改善了代谢综合征患者的胰岛素敏感性，这证明肠道微生物群修饰能够恢复受损的葡萄糖耐量异常（Vrieze等人，2012年）。在糖尿病和肥胖的饮食小鼠模型以及临床试验中，乳双歧杆菌B-420已显示出减少体重累积和负面代谢健康疾病的进展。在动物研究中，乳双歧杆菌B-420改善胰岛素敏感性和葡萄糖耐量，并减少了脂肪增加和组织炎症（Amar等人，2011年；Stenman等人，2014年）。事实上，在致小鼠肥胖模型研究中，乳双歧杆菌B-420使胰岛素敏感性和空腹高胰岛素血症恢复了正常，由此保护小鼠免受HFD诱导的胰岛素抵抗（Amar等人，2011年）。此外，肠道菌群似乎在心血管疾病的进展中起作用。迄今为止，已在小鼠中显示出心肌梗塞的严重程度与肠道菌群组成之间的直接关联（Lam等人，2012年）。此外，在Danilo等人（2017年）的最新研究中，乳双歧杆菌B-420在小鼠模型中减轻了对心肌梗塞的病理学影响（Danilo等人，2017年）。在这项研究中，小鼠心肌梗塞是在安慰剂、乳双歧杆菌B-420或唾液乳杆菌Ls-33干预后采用缺血/再灌注法诱发的。乳双歧杆菌B-420干预不到一个月便减轻了心脏损伤，并降低了炎症标志物的水平（Danilo等人，2017年）。所观察到的关联可以通过与细胞表面受体相互作用的微生物代谢产物来介导。Lam等人（2016年）提出了益生菌对心肌梗塞的观察到的有益作用是由于肠道菌群产生的低分子量代谢物在信号转导途径中对蛋白激酶和钾通道的作用（Lam等人，2016年）。但是，有必要进行临床研究以进一步阐明乳双歧杆菌B-420减轻心肌梗塞的能力。另一方面，迄今为止，临床已证明乳双歧杆菌B-420可以控制脂肪量，这通常与损害健康的器官脂肪有关。在一项随机临床研究中，乳双歧杆菌B-420组的符合方案人群的脂肪量少于安慰剂（详情参考上文“乳双歧杆菌B-420对体重管理的影响”），且这种差异主要在于躯干脂肪量（Stenman等人，2016年）。此外，组合治疗与安慰剂相比显著增加了瘦体重，尽管任何一组的运动习惯均未改变，由此表明乳双歧杆菌B-420可以控制躯干部位的脂肪堆积而不影响肌肉组织重量（等Stenman人，2016年）。由于躯干脂肪堆积与异位脂肪堆积有关，控制这种损害健康的内部器官脂肪很重要。在组合产品中，乳双歧杆菌B-420与聚葡萄糖的组合已被证明对小鼠血糖反应和空腹血浆葡萄糖有益（Stenman等人，2015年）。虽然单独的低剂量二甲双胍降低了血浆胰岛素浓度，益生菌通过降低血浆葡萄糖水平表现出互补作用。此外，空腹葡萄糖未受西他列汀的影响，而乳双歧杆菌B-420单独或与PDX组合均可诱导显著降低（Stenman等人，2015年）。这项研究提出了乳双歧杆菌B-420与抗糖尿病药物结合的益处，且这些结果应该在临床试验中予以进一步分析。同样地，Garidou等人在致肥胖小鼠模型中获得了有关肠道菌群变化与糖血症之间关联的、令人感兴趣的结果，表明通过合生元干预所获得的葡萄糖耐量和/或脂肪/瘦肉比率与肠道菌群组成变化存在因果关系（Garidou等人，2015年）。在这项研究中，他们将经过合生元干预和安慰剂干预的、喂养HFD的小鼠的回肠菌群转移到无菌小鼠体内，且在喂养HFD达30天之后益生菌干预小鼠的肠道菌群变化与葡萄糖耐受性和脂肪/瘦肉比率改善有关（Garidou等人，2015年）。与血浆胰岛素与葡萄糖浓度正常化相比，胰岛素分泌得到了适度改善；与HFD小鼠相比，胰岛素抵抗降低（Garidou等人，2015年）。此外，在Klein及其同事展开的一项研究中，作为组合产品，含乳双歧杆菌B-420的益生菌混合物对血脂水平产生了积极影响。这项安慰剂对照、双盲、随机交叉试验研究了嗜酸乳杆菌74-2和乳双歧杆菌B-420对健康成年人免疫学参数及血脂的影响（Klein等人，2008年）。在摄入益生菌期间，三酰甘油的浓度显著降低，但未发现胆固醇水平有任何变化。

肠道菌群失调、代谢性内毒素血症和轻度炎症

近年来，肠道菌群与代谢健康之间的相互关系得到了更加详尽的认可，并提出了营养不良的范例（Burcelin，2012年）。这种失调范式基于肠道菌群组成可以影响肠道屏障功能并因此调节炎性肠道微生物及其组成部分转运，进而通过影响免疫调节代谢途径而引起组织炎症。肠道营养不良的报告最多的是小肠细菌过度生长（SIBO）。肥胖已在动物（Brun等人，2007年）及人类研究（DammsMachado等人，2017年）中被证明与肠道通透性有关。高脂肪和高血糖指数碳水化合物的西方饮食与肠道菌群的改变、低度炎症、胰岛素抵抗及代谢性疾病有关。肠道营养不良会导致各种炎症成分，例如微生物（Amar等人，2011年）或微生物片段，如LPS（Cani等人，2007年）、肽聚糖（Chi等人，2014年）和鞭毛蛋白（Vijay-Kumar等人，2010年）等从肠道进入血流中，最终进入不同的组织，从而导致脂肪分解过度和低度炎症，称为代谢性内毒素血症。近几十年来，人们不断积累对代谢性疾病与慢性低度炎症之间关联的认识，但是最近也越来越多地注意到，这种微妙的平衡可能会受到肠道的影响。脂质衍生的类花生酸，细胞因子和趋化因子协调的复杂的自限过程。炎症从根本上说是一种保护机制，但是当此过程的自我限制性质受到不适当的调节时，它会转变为有害的慢性炎症状态。多项研究表明，慢性低度炎症在代谢紊乱中起着至关重要的作用（Esser等人，2014年）。Amar及其同事（2011年）在小鼠中证明，在HFD诱导的糖尿病发作期间，共生肠道细菌向血液和脂肪组织的移位增加，由此导致轻度菌血症（Amar等人，2011年）。但是，连续补充乳双歧杆菌B-420一个月降低了大肠杆菌与粘膜的粘附性，并减少了肠杆菌科细菌向脂肪组织的移位，因此逆转菌血症并减少了主要主要促炎性细胞因子在肠系膜脂肪组织、肝脏和肌肉中的表达。此外，与未经治疗、喂养HFD的对照小鼠相比，经过益生菌治疗的小鼠的胰岛素敏感性和空腹高胰岛素血症已完全正常化，而葡萄糖耐量则有所降低。这些结果表明了乳双歧杆菌B-420的潜在益处。

内毒素血症的免疫调节代谢途径

微生物或其碎片从肠道转移的机制尚不清楚，但据认为肠壁上皮层的完整性受到损害，通透性增加，导致管腔成分移位（Amar等人，2011年；Cani等人，2008年；Can等人，2009年）。已经注意到，例如饮食或抗生素诱导的肠道微生物群的修饰可能导致炎症和肠通透性的降低（Cani等人，2008年；Cani等人，2009年）。虽然已经注意到饮食与肠道通透性之间的联系，但是有关作为饮食，肠道菌群和代谢健康之间的机制联系的途径的信息才刚刚出现。饮食中碳水化合物成分对餐后高血糖和餐后胰岛素反应的作用已被普遍接受（Ludwig，2002年），但是最近提出了其他食物或类似食物的成分改变餐后和禁食状态代谢的能力。例如，AMPK（腺苷单磷酸激活蛋白激酶）-SIRT1（沉默信息调节剂T1）-级联可作为细胞能量状态的指标，因此是碳水化合物和脂肪代谢的重要调节剂（Ruderman等人，2010年）。由于乳双歧杆菌B-420在许多与代谢健康有关的动物和体外试验中均显示出令人鼓舞的效果，乳双歧杆菌B-420调节这类级联反应当然是调节所观察到的影响的一种潜在机制，且值得深入研究。在动物研究设计中，乳双歧杆菌治疗能够抑制三硝基苯磺酸（TNBS）诱导的大鼠结肠炎模型中的COX-2表达和肿瘤坏死因子（TNF）-α的产生（Peran等人，2005年）。COX-2是一种可诱导的酶，可以调节炎症反应等（Sorokin，2016年）。在发现之后的数年内，乳双歧杆菌B-420被证明通过产生产生代谢产物来影响环氧合酶途径，已被观察到在未分化和分化肠道上皮细胞模型中向上调节了COX-1、Caco-2且同时向下调节了COX-2表达的代谢产物而影响了环氧合酶途径（Putaala等人，2008年）。该功能与先前引发的丁酸酯和丙酸酯（众所周知的对健康有益的微生物代谢物）相似（Nurmi等人，2005年）。细胞因子是局部胞间通讯的主要介体，可微调健康与疾病状态下促炎性（例如IL-6、IL-8、TNF-α）和抗炎性（例如IL-10、转化生长因子-β、IL-4）细胞因子之间的平衡。在一项评估人体肠道上皮细胞对各种益生菌的转录反应的体外研究中，乳双歧杆菌B-420的无细胞代谢物被证明对已知的NF-κB途径产生了与肠出血性大肠杆菌O157:H7（EHEC）相反的作用（Putaala等人，2010年）。此外，在一项体外研究中，乳双歧杆菌B-420的无细胞代谢物被证明下调了有丝分裂原活化蛋白激酶（MAPK）-途径激酶（Putaala等人，2010年）。此外，在肥胖小鼠模型研究背景中，补充合生元乳双歧杆菌B-420与PDX导致代谢改善与阻止小肠粘膜固有层中的IL-17/RORγt+和调节性T细胞数量减少且不影响其Th1数量有关（Garidou等人，2015年）。总而言之，益生菌似乎可以通过影响协调细胞因子产生、炎症和内毒素血症的复杂途径来影响宿主细胞因子水平，这些总结在图4中。

图 4：乳双歧杆菌 B-420 作为 COX、NOS、NF-κB 和 MAPK 级联反应的调节因子，以及它们充当乳双歧杆菌 B-420 与炎症和内毒素血症减少以及代谢健康参数增强之间机械连接的作用。

参考文献：

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