“益生菌”是目前公認的腸道益生菌，包括乳酸桿菌、雙歧桿菌、鏈球菌和一些大腸桿菌等。除自身特性外，還會產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物，如分泌蛋白、有機酸、吲哚、細菌素、短鏈脂肪酸（SCFAs）等，益生菌通過其代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)宿主的腸道上皮屏障功能，增強宿主健康。此外，益生菌還可通過發(fā)酵各種食物發(fā)揮改善代謝綜合征的作用。益生菌因其作用形式的多樣性展現(xiàn)出廣闊的應用前景。因此，廣東省科學院微生物研究蔣同、謝新強*、吳清平*等從代謝綜合征的病理機制及益生菌作用現(xiàn)狀方面綜述益生菌改善代謝綜合征的最新研究進展。

1 代謝綜合征的病理機制研究

代謝綜合征又稱胰島素抵抗綜合征，目前關(guān)于代謝綜合征的發(fā)病機制仍知之甚少，胰島素抵抗以及慢性炎癥和氧化應激是最為廣泛接受的引起代謝綜合征發(fā)病的潛在機制。除此之外，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)作為飲食誘導的宿主和微生物之間關(guān)鍵介質(zhì)的腸道代謝物在代謝綜合征發(fā)生發(fā)展中也扮演重要角色。

1.1 胰島素抵抗通過介導游離脂肪酸加重代謝綜合征

胰島素抵抗是指由于胰島素靶細胞無法對處于正常循環(huán)水平的胰島素作出響應的一種病理狀態(tài)，目前認為發(fā)生的原因可能是由于蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP-1B）上調(diào)、炎癥和脂肪因子的產(chǎn)生、自由基的過度產(chǎn)生、胰島素受體底物-1/磷脂酰肌醇-3-激酶（IRS-1/PI3K）通路的失調(diào)和異位脂肪的過度堆積所造成，也有研究認為與患者體內(nèi)胰島靶細胞中胰島素降解速率增加和線粒體功能障礙相關(guān)。胰島素抵抗可通過介導FFA的產(chǎn)生加重代謝綜合征，胰島素抵抗可降低肌肉等組織對葡萄糖的攝取，破壞胰島素的抗脂質(zhì)分解作用，促進FFA的產(chǎn)生，而FFA的產(chǎn)生不僅加劇胰島素抵抗，還會引起氧化應激和炎癥，同時增加可溶性內(nèi)皮激活標志物，減少內(nèi)皮NO的產(chǎn)生，增加活性氧（ROS），導致內(nèi)皮功能障礙，誘發(fā)動脈粥樣硬化等疾病。

1.2 脂肪組織通過分泌促炎因子促進代謝綜合征的發(fā)生

慢性炎癥主要由于促炎和抗炎之間的不平衡引起，高脂飲食會造成高血糖、高膽固醇血癥和肥胖并最終發(fā)展成代謝綜合征，并伴隨以外周促炎細胞因子活性增加為主的全身性低度炎癥。脂肪組織中含有巨噬細胞、肥大細胞、樹突細胞以及B細胞和T細胞等免疫細胞，在肥胖患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)脂肪組織中促炎標志物如腫瘤壞死因子α（TNF-α）、超敏C反應蛋白（hs-CRP）、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）和白細胞介素6（IL-6）等水平增加，具體表現(xiàn)為免疫細胞浸潤、M1型巨噬細胞數(shù)量增加、CD8+T細胞數(shù)量增加、調(diào)節(jié)性T細胞數(shù)量降低，其中TNF-α可降低胰島素受體及IRS-1磷酸化誘導胰島素抵抗。此外，脂肪組織作為內(nèi)分泌器官，可分泌瘦素、脂聯(lián)素等激素和成纖維細胞生長因子21（FGF21）等生長分化因子。因此，在代謝紊亂的患者出現(xiàn)促炎因子水平的升高、巨噬細胞炎癥浸潤以及瘦素抵抗等癥狀。

1.3 氧化應激

氧化應激是由于體內(nèi)氧化還原反應失衡，ROS在體內(nèi)急劇增加，進而破壞脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA等生物分子的結(jié)構(gòu)及功能，最終導致肥胖、代謝綜合征、糖尿病等慢性代謝疾病的發(fā)生。1）ROS通過脂質(zhì)過氧化加重代謝綜合征。2）ROS通過蛋白質(zhì)氧化改變其功能活性。3）ROS通過介導DNA甲基化引起細胞損傷。DNA甲基化與慢性代謝類疾病的發(fā)展密切相關(guān)，PPARα和TNF等基因的DNA甲基化會導致嚴重的脂代謝失調(diào)，但通過干預這種甲基化可以減輕代謝紊亂的發(fā)生。

1.4 致病因子

腸道微生物、飲食、宿主三者之間的相互作用可能導致代謝綜合征的發(fā)生，不同的代謝產(chǎn)物影響疾病的發(fā)生發(fā)展。腸道微生物代謝譜的變化可能導致代謝綜合征的發(fā)生。

益生菌是已被證明對人類健康有益的活的微生物，大量體內(nèi)外和臨床試驗已證明了益生菌對人類健康的重要性，益生菌可通過多種方式改善代謝綜合征。目前研究已發(fā)現(xiàn)益生菌改善機制主要歸于以下4 種（圖1）：強大的抗氧化特性、調(diào)控糖脂吸收轉(zhuǎn)化途徑、緩解炎癥和調(diào)節(jié)腸道菌群。

2.1 益生菌的抗氧化特性

氧化應激與肥胖和糖尿病等代謝類疾病發(fā)病機制密切相關(guān)，長期高脂飲食會引起ROS、自由基和丙二醛的產(chǎn)生，抗氧化酶活性降低，以及過度氧化應激的發(fā)生，研究表明部分乳酸菌在生長過程中會產(chǎn)生天然抗氧化分子如胞外多糖、類胡蘿卜素等或具有可調(diào)控多種氧化還原酶相關(guān)的代謝途徑，表現(xiàn)出一定抗氧化特性。在細胞各部位中發(fā)生的眾多酶促反應均會導致ROS的產(chǎn)生，特別是還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NAPDH）氧化酶（NOX）家族。益生菌除可以調(diào)節(jié)宿主產(chǎn)ROS的酶之外，還可以通過增加宿主超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）的水平，達到降低血脂的目的。通過全基因測序發(fā)現(xiàn)乳酸菌自身攜帶抗氧化酶基因，能夠產(chǎn)生CAT、SOD等酶直接參與H2O2和ROS以及氧自由基的清除反應。此外，益生菌代謝產(chǎn)物及發(fā)酵制品也具有很強的抗氧化活性。研究表明，部分益生菌和/或其發(fā)酵代謝產(chǎn)物能改善氧化應激，從而緩解由氧化應激引起的糖脂代謝紊亂。

2.2 益生菌減輕炎癥損傷

低度的代謝性炎癥是導致肥胖和代謝綜合征的關(guān)鍵因素，益生菌及其代謝產(chǎn)物除具有抗氧化特性外還具有良好的減輕炎癥作用。益生菌抗炎機制可分為：1）調(diào)節(jié)腸道中樹突狀細胞的成熟；2）調(diào)節(jié)IEC和樹突狀細胞上TLR的表達；3）誘導IEC產(chǎn)生抗炎因子；4）誘導T細胞分化為Th2細胞。食用益生菌不僅降低c-Jun氨基末端激酶（JNK）的活化和組織中TNF-α、IL-6和IL-1β的表達，還減輕巨噬細胞炎癥浸潤，有助于改善炎癥引起的胰島素抵抗。包括植物乳桿菌K8、阿克曼氏菌等在內(nèi)的多種益生菌可降低脂多糖（LPS）含量，具有改善機體炎癥的潛力。這種抗炎效果不止局限于菌株本身，其代謝產(chǎn)物和發(fā)酵制品也同樣具有此效果。總之，益生菌能多角度、多途徑緩解宿主炎癥，繼而達到改善代謝紊亂的效果。

2.3 益生菌可調(diào)控糖脂吸收轉(zhuǎn)化途徑

代謝綜合征患者常伴隨血糖血脂異常，目前報道的有關(guān)降血脂、降血糖的益生菌作用途徑可分為：1）促進葡萄糖的代謝；2）促進膽固醇的轉(zhuǎn)化；3）抑制糖脂的吸收。GLP-1可促進胰島素的分泌，有研究發(fā)現(xiàn)益生菌代謝產(chǎn)物SCFAs可作為一種信號分子，刺激腸道L細胞，激活GPR41和GPR43，刺激GLP-1和PYY的分泌，控制葡萄糖的攝入，調(diào)節(jié)宿主能量代謝，從而達到治療代謝紊亂的效果。同樣，體內(nèi)外實驗表明益生菌對α-葡萄糖苷酶的活性具有抑制作用，進而可延緩腸道對碳水化合物的消化吸收。膽固醇在體內(nèi)的主要代謝途徑為通過肝臟轉(zhuǎn)化為膽汁酸，而益生菌不僅可以提高膽鹽水解酶活性而且本身也含有大量膽鹽水解酶，從而可促進膽固醇水解；其次益生菌可通過同化、共沉淀、黏附等方式發(fā)揮降膽固醇的作用；并且研究證實了L. johnsonii BFE6154可調(diào)控尼曼匹克C1型類似蛋白1的表達，抑制機體對膽固醇的吸收，改善高膽固醇血癥。

2.4 益生菌可調(diào)節(jié)腸道菌群的微生態(tài)平衡