益生元的對身體直接生理功能機制
益生元對健康的促進作用一直被認為是通過增殖雙歧桿菌等有益菌或者充當抗粘附抗菌劑而發揮的間接作用[4,8,9]。乳酸桿菌和雙歧桿菌等有益菌能利用益生元，從而提高與有害菌爭奪有限的營養物質的競爭優勢；同時會代謝產生短鏈脂肪酸，例如乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽等，以創造一個帶酸性的微環境來抵抗有害菌的生長[9]。另外，特定的益生元能直接充當抗粘附抗菌劑來阻止或減少病原菌的在粘膜上粘附[10]。例如，致病性大腸桿菌會表達一種低聚糖黏附素，能與粘膜細胞表面糖鏈結合從而粘附在粘膜上，而低聚半乳糖則與粘膜細胞表面的糖鏈結構相似，作為可溶性的受體與大腸桿菌結合，以抑制大腸桿菌在腸道的粘附，減少感染的風險[11]。然而在細胞生物學，分子生物學的層面上，鮮有研究闡明益生元的直接生理功能機制。
最新研究發現，益生元能誘導基因差異性表達和調節細胞應答，對宿主腸道上皮細胞發揮直接作用。Vogt等[12]研究發現β（21）果聚糖能有效保護T84人類腸道上皮細胞的屏障，並發現Toll樣受體2（Toll-likereceptor-2，TLR2）很可能是β（21）果聚糖產生保護效應的靶點。該研究通過加入4種不同鏈長組合的β（21）果聚糖培養T84細胞，以丙二醇甲醚醋酸酯（2-Acetoxy-1-methoxypropane，PMA）處理細胞層作為腸上皮屏障破壞模型，測定T84細胞層的跨膜電阻（Transepithelialelectrical resistance，TER）來評價腸上皮屏障功能。結果發現，PMA組為61.5%±5.8%，聚合度DP3~DP10的果聚糖組為91.0%±6.6%（p
另外，益生元除了通過改變人體腸道菌群組成或腸道上皮細胞應答來間接影響人體的免疫系統外也能直接調節免疫反應。一系列研究認為scFOS等益生元能通過調控單核細胞和腸道上皮細胞中TLR2或Toll樣受體4（Toll-likereceptor-4，TLR4）信號通路的方式來調節白細胞介素1（interleukin-1，IL-1或CXCL-1）、CXCL-8（interleukin-8，IL-8或CXCL-8）、白細胞介素10（interleukin-10，IL-10）、腫瘤壞死因子α（tumornecrosis factor-α，TNF-α）等細胞因子和趨化因子的表達[14-18]。Johnson-Henry等[19]發現無論Caco2-bbe細胞是否受到EHECO157:H7 的感染，scFOS均能增加IL-10和轉化生長因子β（TGF-β）的mRNA表達水平，而菊粉只能增加TGF-β的mRNA表達水平；而在EHECO157:H7 感染前用scFOS和菊粉預處理Caco2-bbe細胞，可觀察到TNF-αmRNA 表達量的增加和CXCL-8mRNA 表達量的減少。Lehmann等[15]在有或者無乳酸菌存在的情況下培養健康人的單核樹突細胞，用短鏈低聚半乳糖和長鏈低聚果糖混合物（scGOS/lcFOS）進行刺激，24h後用ELISA檢測細胞因子IL-10和白細胞介素12p70（IL-12p70）的分泌情況，發現在無乳酸菌存在的情況下，scGOS/lcFOS能促進IL-10的釋放但沒引起IL-12p70的變化；在乳酸菌存在的情況下，scGOS/lcFOS能更顯著地促進IL-10的分泌，但仍然沒有增加IL-12p70的生成。無論是單獨使用低聚糖刺激還是低聚糖和乳酸菌共同刺激，阻斷TLR4時均會消除促進IL-10釋放的效應，這說明scGOS/lcFOS可能通過TLR4而發揮作用。Ortega-González等[18]用4種益生元（低聚果糖、菊粉、山羊奶低聚糖、低聚半乳糖）處理腸道上皮的IEC-18細胞和HT-29細胞，以脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）為陽性對照，檢測細胞因子的分泌情況。結果發現在IEC-18細胞和HT-29細胞中，4種益生元均能誘導生長相關癌基因α（growth-relatedoncogene alpha，GROα）、單核細胞趨化蛋白-1（monocytechemoattractant protein 1，MCP-1）和巨噬細胞炎症蛋白-2（macrophageinflammatory protein 2，MIP-2）等細胞因子的生成。同時加入益生元和Bay11-7082（一種IκB-α 磷酸化抑製劑，IκB激酶能對NFκB 進行調節）處理細胞時細胞因子的分泌受到抑制；當敲除Myd88（myeloiddifferentiationfactor88，髓樣分化因子，是TLR 信號通路中的一個關鍵接頭分子）或TLR4（tolllike receptor，toll樣受體4）基因後，細胞的免疫響應極大地降低，從而推測益生元是腸道上皮細胞中TLR4 的配體，可能通過激活TLR4/NFκB 信號通路來促進免疫應答。
上述一系列研究表明益生元能通過調節參與免疫的細胞數量和比例，或者與免疫相關細胞因子的基因表達水平，來調節機體的免疫反應。
TAG:糖老爹 |