硬核科普——足够高活菌数的益生菌能更好的影响大肠菌群

在2019年第十四届益生菌与健康国际研讨会上，中国食品科学技术学会益生菌分会组织科技界与产业界专家共同发布了《益生菌科学共识》，文章最核心的观点是：益生菌的3个核心特征是①足够数量②活菌状态③有益健康功能。国际益生菌与益生元科学联合会(ISAPP)发布的关于益生菌的共识中也突出强调了益生菌的这3个核心特征。

益生菌必须具有“活菌状态，有益健康功能”这两个特征，一般人容易理解，但是，另外一个特征“足够数量”怎么解释呢，为什么要求足够数量，多少数量才算“足够数量”呢? 要深刻理解这些问题，我们必须从人体微生物的组成以及人体消化道的构造说起。

我们生活在一个充满微生物的世界之中。这些微生物既包括细菌、真菌和病毒，也包括微型藻类和部分原生动物。它们广泛地 存在于地球的各个角落，从寒冷的南北极到炎热的赤道区，从几万米的高空到数千米的海底，从盐水湖到火山口，从花鸟虫鱼到飞禽走兽，虽然我们的裸眼看不见它们的身形影迹，但是它们却到处留下了确切的影响或印记。它们与我们每一个人的生老病死、衣食住行都息息相关。从我们出生的那一刻开始，微生物就凭借着空气、食物和我们所能碰到的任何物体不断地进入我们身体任何一个与外界相通的管道，例如呼吸道、胃肠道、生殖泌尿道，以及直接暴露于体表的皮肤。他们“寸土必争”，直到占满它们能达到的每一寸地盘为止。不管我们是否情愿，它们总在不知疲倦地“工 作” 。所以，我们所能做的只能是深刻地认识它们，根据它们的生存规律，利用它们对我们有益的长处，遏制它们对我们不利的弊端。

健康人体的内在组织(如脑、血液、脑脊液和肌肉)一般是没有细菌的。相反，皮肤和某些黏膜的表面组织一直与环境中的细菌接触，易于为某些种类细菌定居。我们通常把在任何解剖部位发现的所有正常细菌统称为正常菌群。当然也可以根据人体器官不同而分别称它们为肠道菌群、口腔菌群、皮肤菌群等(如表1)。

众所周知，显微镜下可以观察到的微生物有很多在目前是不可培养的。而要深入细致地了解某种细菌，往往需要在实验的条件下培养出这种细菌，才能对其形态特征、生理活动、生化特性进行研究。正是由于目前可培养微生物的数量大大少于不可培养微生物的数量，因此，我们能够明确记录的人体内的细菌数显然少于实际存在的细菌种数。然而，由于分子生物学的迅速发展导致的分子生物学技术的应用，可以提供关于这些依旧不可培养细菌的颇有价值的信息。这一研究领域所取得的进步，使我们能够进一步深入了解微生物世界、它们之间的相互作用、它们和环境之间的关系等等。今天，我们已经确切地知道，人体内及体表的细菌总数在一百万亿数量级，这大约是一个人的体细胞总数的10倍，是全世界大约75亿人口的13000倍，人的基因组包括大约2.5万?3万个基因，而这些细菌基因组大约包括100万个基因。肠道微生物可以帮助完成我们人类本身不能完成的一些代谢任务。一个成人体内的细菌总重量为0.5?1.5kg。由此可见，微生物对人类的健康和疾病的发生、发展所起的作用远比我们现在所认识到的要广泛和深刻得多。实际上，人和他体内、体表的微生物是一个“共同体”，人体的某些器官或组织内，特别是肠道内发生的是人体代谢和微生物代谢交织在一起的混合代谢。因此，整体的“人”实际上是一种人菌共生的“超级生物"，而人体内的细菌可以被看作是这样的“超级生物”内的某种特定器官。例如，肠道菌群可以被看作是消化系统中的一种特殊器官。之所以把它们看作器官，一是因为它们是一种真实存在的实体，并不是某种意念或观点;二是因为它们在人体正常的生理活动中发挥了作用，而且其作用非常重要甚至不可或缺。之所以说这样的器官“特殊”，是因为它们并不是由人体“自己的”细胞组成的，而是由“非己的”细菌组成的。将人体内的细菌看成是整体的“人”的一个组成部分，可以更好地理解它们所发挥的作用，在科学研究、医疗实践等活动中都具有积极意义。

人与其体内细菌的相互作用是一个动态过程，双方为生存尽最大努力。当一种细菌进入宿主或与宿主接触后，发生正向的对双方都有益的相互作用，成为宿主健康的有机组成部分，这些细菌就成为正常菌群。虽然正常菌群提供了一些防止病原体侵入的保护机制，但它们自身在特定条件下也具有致病性，能引起人们罹患疾病，所以，这些细菌就被称之为机会致病菌或条件致病菌。机会致病菌常常在虚弱宿主中引起疾病。有许多因素可引起这种情况，包括营养不良、酗酒、癌症、糖尿病、传染病、手术创伤或外伤、长期使用抗生素使正常微生物群发生改变、药物、病毒(例如HIV)、激素等各种因素引起的免疫抑制以及遗传缺陷等。例如，拟杆菌属是大肠中常见的细菌，在大肠中完全无害，但是如果由于创伤使其进入腹膜腔或盆腔组织，它们就可能引起化脓和菌血症(血液中出现细菌)。由此可见，正常菌群在位于宿主正常的部位和非异常情况下，对宿主是无害的，甚至是有益的。然而，如果它们转移到宿主其他部位或在虚弱宿主中，就可能引起疾病。

因人体内菌群失衡导致的各种疾病，通过额外补充益生菌是公认的能够快速恢复菌群平衡的最有效的方式。补充益生菌的方式一般是通过口腔摄入，然后进入人体的消化道系统发挥作用的，我们先认识下人体的消化系统。

人的消化道起自口腔，向下依次为咽、食道、胃、小肠、大肠，终止于肛门，如图1所示。

图1人体消化道

如果将消化道分为上、下两部分，则上消化道由口腔、咽、食道、胃、十二指肠组成;下消化道由空肠、回肠和大肠组成。日常俗称的肠道则指小肠和大肠，小肠包括十二指肠、空肠和回肠。大肠包括盲肠、结肠和直肠。一般认为，人的消化道长度为6?9m，它有人体中最大的黏膜表面，总面积约200平方米。肠道的生理功能不仅是食物的消化和营养的吸收，而且也是人体中最大的免疫器官。消化道中的细菌，主要存在于肠道，特别是大肠之中，其次是口腔，在胃和十二指肠中相对较少(如图2所示)。在在正常的生理状态下，胃肠道微生物的生态环境保持相对稳定，但不同肠段因环境条件不同其微生物的种类和数量存在差异。胃内容物呈酸性，pH在2.5?3.5范围内，对大多数微生物有抑制作用，细菌平均数量为1000cfu/mL。在十二指肠(小肠的前25cm)中，由于受酸性胃液的影响和胆汁与胰腺分泌物的抑制作用，只含有少量的肠道菌，其中革兰阳性球菌和杆菌构成了小肠菌群的主体。在空肠中偶尔发现有粪肠球菌、乳酸杆菌、类白喉菌和白假丝酵母。在小肠的远端部分(回肠)，菌群开始体现出结肠菌群的特征。在回肠中由于碱性增强，使得厌氧革兰氏阴性细菌和肠杆菌科成员得以存活下来。小肠中的细菌平均数量为1亿cfu/mL。大肠由于其特殊的位片、结构、酸碱条件和厌氧环境使得其中的微生物种类最复杂，数量最多。在分类学上，肠道菌群目前可分为至少500种，大肠中至少有其中的50种。大肠中的细菌密度最高。通过显微镜计数法统计，每克(湿重)排泄物中细菌数大约为一万亿个。我们可以将结肠看成为一个大的发酵容器。结肠菌群主要由厌氧革兰阴性无芽孢细菌和革兰阳性芽孢杆菌以及无芽抱杆菌组成。研究表明，厌氧与兼性厌氧细菌之间的比例约为300：1，在兼性厌氧菌中，最丰富的大肠杆菌仅占整个群体的约0.1%。在人和动物的大肠中的优势菌是拟杆菌和双歧杆菌，它们大约分别占大肠菌群的30%和25%。

(图2人体消化道菌群分布图)

(引自Mitsuoka DVM， Intestinal flora and lifestyle-related diseases， Proceedings of IX， Japan Scientific Societies Press， 2000)

多种生理过程驱使微生物群通过结肠，这些生理过程包括蠕动、附着有微生物的表层上皮细胞脱落以及携带着微生物的连续不断的黏液流。成人每天要通过这些生理过程排泄掉约30万亿个微生物。为了维持微生物群的稳定平衡，人体必须不断补充失去的微生物，人结肠中的细菌群体通常每天倍增1?2次。在正常条件下， 肠道菌群是自我调节的，不同细菌之间以及细菌与宿主之间的竞争和互利共栖使得现状得以维持。然而，如果肠道菌群的平衡被破坏，正常菌群将发生巨大的改变。这样的破坏因子包括：精神紧张、食物成分剧烈变化、饥饿、致病菌或寄生生物入侵、抗生素类药物的使用、海拔高度的变化等等。

如图2所示，肠道部分(包括小肠和大肠)含有最庞大的微生物菌群，包括有害菌和有益菌，我们通常所说的肠道菌群失衡也主要是指小肠和大肠的菌群平衡造到破坏。通过口腔摄入益生菌活菌制剂，是目前最有效的恢复肠道菌群平衡的方式，正常情况下小肠微生物含量1亿cfu/g，大肠微生物含量1万亿cfu/g，因此，摄入百亿级别的益生菌就能较明显的改善小肠部位的微生态平衡，但对于大肠庞大的微生物种群，补充百亿级别的益生菌显得杯水车薪，理论上，至少千亿级别以上的益生菌才能影响到大肠菌群的组成。同时，还要考虑到经口腔摄入的益生菌要经过胃液、胆汁、胰液等多种消化液的重重考验折兵损将后才能到达小肠和大肠的部位，实际要求摄入的益生菌数量会更多。

我们再回过头来看看文章开头提出的问题，“为什么要求益生菌有足够的数量”，经过上面的解释，答案已经十分明显了：益生菌作为膳食补充剂，从口腔摄入的目的主要是恢复因各种因素导致的人体肠道菌群失衡，肠道微生物数量庞大，益生菌想要在与还害菌的竞争中占据优势，必须要大剂量的摄入。

既然益生菌数量补充越多越好，但为什么市面上益生菌制剂的活菌数普遍只有几百亿cfu呢?答案是成本，活菌数越多，产品成本越高，目前市面上益生菌制剂的产品每条(200亿cfu)的价格少则十几元，多则几十元，如果活菌数增加到1000亿cfu/条，成本还会数倍的增加。那未来，我们是否能够吃到价格便宜活菌数又高的益生菌产品呢，答案是肯定的：目前国内益生菌原料企业通过不断升级制造技术，原料活菌数已经可以达到上万亿cfu，加上规模化生产，千亿级高活性益生菌已经离老百姓的日常生活不远，估计半年到一年时间，我们就能以极低的成本享受千亿高活性益生菌带来的健康益处。

参考文献

李雄彪,马庆英,崔云龙.酪酸梭菌-肠道健康的卫士.上海：复旦大学出版社,2008.

刘威,姚文,朱伟云.人体与肠道微生物间的互惠共生关系.世界华人消化杂志,2006,14(11):1081-1088.

3.张奕,智发朝,张万岱.人体不同节段小肠腔菌群和膜菌群的研究.胃肠病学,2006,11(11):648-652.

4.Babyatsky MW and Podolsky DK. Growth and development of the gastrointestinal tract. Philadelphia, PA： Lippincott, 1999：547-584.

5.Backhed F, Ley RE, Sonnenburg JL, et al. Host-bacterial mutual?ism in the human intestine. Science, 2005, 307 :1915-1920.

来源：环球商业网