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科普:都爱喝“益生菌”,简述它的历史和发展

 RK588 2017-12-31

益生菌补充品已逐渐走入了人们的生活中,作为一种膳食补充品,益生菌实际上是我们身体中肠道菌群的近亲,由包括细菌和酵母菌(酵母菌是单细胞真菌,不是细菌)的各种微生物组成。益生菌补充品的种类很多,包括酸奶、益生菌饮品和膳食补充剂等。到底如何来定义益生菌和它们的作用呢?


“学界用了很长时间来对益生菌到底是什么达成一致,”华盛顿大学的药物化学助理教授Lynne McFarland说,“最重要的一点就是益生菌必须是活的,它们可以是细菌或酵母菌,如果适量食用它们,会对人体健康有益。”


人体肠胃菌群


“益生菌在我们的生活中存在的年头很长,但科学家们颇费了些功夫才弄明白它是如何有益人体的。”Lynne McFarland说,她2015年在《临床传染病》上发表了一篇关于益生菌的历史、发展和如今用途的论文。



史前时期:寿司长时间储存后发酵,产生了益生菌


发酵过程


当1.1万年前人类祖先刚从狩猎、采集转到农业耕作上时,或许他们还没有意识到,但那时就已经开始使用益生菌了。那时农夫习惯将多余的食物储存起来,“一旦你将食物储存起来,微生物就会在食物上不断地繁殖”,洛杉矶湖人队的营养师Cate Shanahan医生说。有的时候,储存的食物就发酵了。所谓的发酵,即微生物不断生长,将食物分解成各种代谢产物,并使食物中富含大量益生菌的过程。发酵过程不仅可以延长食物的储存时间,而且还能使食物变得更容易被人体消化吸收,Shannahan医生说。


举个例子,亚洲的寿司最初就是一种发酵的食物。Shannahan医生解释说,“当人们一次捕获了太多的鱼而不能一顿都吃完时,他们会把鱼储存起来以后再吃,机缘巧合的是,人们发现将吃不完的鱼放进米饭中储存时,鱼只会发生轻微的腐败,而且腐败的鱼不会散发出令人厌恶的味道。现在我们知道,这是因为一种生活在米饭中的细菌——芽孢杆菌造成的。”


换句话说,米饭中的细菌使鱼的储存期更长。


此外,在同一时期,古埃及人也掌握了发酵技术,通过发酵来酿造日常喝的饮料。



13世纪:马可·波罗喝开菲尔吗?


开菲尔


马可·波罗是威尼斯商人和旅行家,曾在亚洲各地游历探险,在他的游记中提到过富含益生菌的发酵饮料,例如开菲尔(一种发源于高加索山脉地区的发酵牛羊乳饮料)。


开菲尔据传是诺曼底的牧羊人和旅行者发明的,他们在旅程中用皮水袋携带生牛乳、生羊乳喝,但有时牛羊乳在皮水袋中装久了就会发酵,研究表明这即是开菲尔的由来。


开菲尔(kefir)这个词语是土耳其语keyif的变形,keyif在土耳其语里的意思是“欢愉”“感觉良好”(喝完开菲尔会有这样的feel)。开菲尔和其他乳制品对健康有益一直作为坊间传言在流传,直到益生菌概念的提出为止才清楚它们为什么对人体有益。



19-20世纪:益生菌之父


“益生菌之父” Élie Metchnikoff


19世纪晚期,法国微生物学家Louis Pasteur证实了发酵过程是细菌和酵母菌导致的,其后更由俄国生物学家Elie Metchnikoff(因对免疫系统研究的贡献而与德国内科医生Paul Ehrlich共同获得1908年诺贝尔医学与生理学奖)发现造成发酵的细菌和酵母菌等微生物是有益于健康的。


Metchnikoff建立的理论认为,人体肠道内的微生物(即现在所称的肠道菌群)能影响人体的健康,或能增进健康,或能损坏健康。


1905年,Metchnikoff对东欧贫困地区居民的人均寿命进行了研究,发现很多居民都是百岁老人。这是怎么一回事呢?经过研究,Metchnikoff觉得是这些居民日常食用的发酵酸奶中的细菌与长寿有关,因此后来他也被称作“益生菌之父”。



“他是第一个发表了关于保加利亚人长寿的秘诀是源于他们日常食用的酸奶中的益生菌而不是源于其日常膳食结构的科学家”,McFarland助理教授说,“这个聪明的俄国人发现了细菌对于人类来说并不总是‘坏的’。”


之后,很多科学家都循着Metchnikoff开辟的研究方向继续深入奇妙的细菌王国探秘,其中有一个叫Henry Tissier的法国儿科医生在幼儿的肠道中发现了一种“好的”细菌——现在被称为“双歧杆菌”的细菌。他提出双歧杆菌可以用来治疗腹泻。


然而,益生菌的概念此后在医学界一直默默无闻,直到它在20世纪50年代中期重新在欧洲被提出。McFarland说,“益生菌自此在北欧的斯堪的纳维亚半岛和欧洲大陆流行开来。”



20世纪50年代-80年代:在欧洲为益生菌命名


Werner Kollath


1953年,德国细菌学家Werner Kollath第一次使用了“益生菌”这个名词来称呼为营养不良的病人开出的有助于恢复健康的各种含菌补充剂。“益生菌”这个词语的词源来自拉丁文和希腊文,含义是“有益于生命”。



1954年,德国科学家Ferdinand Vergin用“益生菌”来描述那些对健康有益的“活性物质”。


1965年,《科学》杂志上首次发表了一篇论文,文中用“益生菌”来描述由一种微生物产生的可以促进另一种微生物生长的物质。



1974年,《动物营养健康》杂志发表的一篇论文中所使用“益生菌”的含义跟今天我们所使用的含义完全相同,即“有益于促进肠道菌群的平衡”。



1989年,肠道微生物学家Roy Fuller重新定义“益生菌”的概念为“一种活的微生物膳食补充剂,能对寄主动物产生有益的作用”。


此时,在美国对抗生素的关注度也要比对益生菌的关注度高得多。“抗生素被认为是百益而无一害的”,Shanahan医生说,“70年代时,医生对任何病人的治疗都会开出抗生素,他们根本就没有意识到抗药性和滥用抗生素的其他副作用。直到80年代末90年代初,医生们才开始意识到抗生素也有不良作用,例如会导致细菌产生抗药性、产生超级细菌、杀死体内有益的细菌等。”同时,美国人才开始进一步地认识益生菌。



20世纪90年代:益生菌风靡美国


FDA颁布实施DSHEA法案


McFarland助理教授说,“我就是在90年代开始从事益生菌的相关研究的,那时美国很少有人能理解益生菌是什么东西。”



“直到1994年,当膳食健康与补充剂相关的法律颁布以后,允许通过柜台出售各种补充剂产品,这时人们才突然认识了益生菌。很快,益生菌产品就风靡全美。”



1994年,美国食品药品监督管理局(FDA)颁布实施了《膳食补充剂健康与教育法案》,将膳食补充剂由按处方药管理调整为按食品和软饮料管理。


“在《膳食补充剂健康与教育法案》实施前,益生菌被作为肠道用药来管理。因此益生菌的生产需要走FDA的药物审批流程,这个流程既耗时漫长又花费高。”


“而法案实施后,各种所谓的益生菌产品都满天飞,其实很多都不是真正的益生菌,产品的质量也没有按应该遵循的条例进行管理,也就是没有走普通的FDA审批流程,这也是直到今天仍存在的问题。”



21世纪头十年:卫生官员注意到益生菌


WHO和FAO


2002年,联合国世界粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)共同起草了《食品益生菌评价指南》,被各国管理部门、学术界和产业界普遍采用。



评价指南中给出了益生菌的定义:“益生菌是活的微生物,当摄入充足的数量时,它会赋予宿主某种健康益处。”



与此同时,政府采取了各种方式来对益生菌和益生元进行管理。所谓的益生元,是能促进肠道益生菌的生长,活化对寄主健康有益的菌丛。


巧克力里添加益生菌,芝士里添加益生菌,面包里也添加,甚至在冰淇淋里也有。


接下来,科学家们就开始致力于研究益生菌是如何对人体健康产生有益作用的,特别是如何影响我们的肠道的。



2010年:关于肠道的大发现


《肠道》杂志


研究发现,一些益生菌能改善慢性胃肠道疾病(例如肠易激综合症,IBS)的症状。然而,是否能带来这些益处仍未给出确定性的结论,因为按照国家补充和综合卫生中心的说法,并不是所有的益生菌都会有同样的效果。


2010年,在《肠道》杂志上发表的一篇综述性评论文章发现,相对于安慰剂参照组或不服用益生菌的参照组,益生菌确有帮助治疗肠易激综合症(IBS)的作用,尽管益生菌对IBS治疗有多大帮助,以及哪种菌种的辅助治疗作用最显著仍不明确。



这篇论文中,18个相互独立的研究益生菌治疗IBS的有效性的试验被逐一仔细地分析,这18个试验的时间跨度从1950年到2008年,总共包含了1650个病人样本。接下来科学家需要做的就是明确哪一种益生菌、需要服用多大剂量的益生菌会对治疗IBS最为有效。



21世纪第二个十年:出现了专为“他”或“她”准备的益生菌


专属于“她”的益生菌


截至2012年,益生菌的热潮席卷全美,服用益生菌和益生元的成人近3百万,相较2007年,那时只有86万5千成人使用各类膳食补充剂(其中只有部分是益生菌产品)。



据2015年美国《全国卫生统计报告》的数据,在美国成人群体中,益生菌在膳食补充剂类产品中仅次于鱼油(fish oil)、葡萄糖胺(glucosamine)和软骨素(chondroitin),是第四大最常使用的产品。



此外,益生菌产品还出现了一种新的趋势,即益生菌产品开始出现了性别指向性,“这是专为女士准备的益生菌”“这是专为男士准备的益生菌”。

但是,McFarland助理教授指出,男性和女性的肠道微生物菌群并没有什么差异,因此益生菌对男性或女性肠道菌群的保健功能不应该有什么不同,除了对阴道健康的益处以外。



“唯一的区别就是,某些益生菌株对治疗女性的阴道炎有益,因此如果厂商宣传‘有助于恢复阴道健康’,那确实可以说这是一款只针对女性的益生菌产品。”McFarland助理教授说。


“要记住的一点是,阴道是酸性环境,布满了乳酸菌。只有一些菌株(例如罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌)表现出对阴道的有益作用,而其他菌株都无效。”


总之,MacFarland强调,服用益生菌可能能改善旅行导致的腹泻,能预防抗生素的副作用。但如若服用益生菌想达到其他目的,还是应该去咨询医生或查阅专业医学文献。


以Shanahan医生的观点来看,她觉得最有意义的事是摄入各种对身体有益的食物,而且这些食物最好也能为肠道菌群所利用。


“我吃入富含益生元的食物,也吃方便食品中的发酵食物。比如,我吃酸奶、朝鲜泡菜,也摄入益生元以喂养这些食物中的益生菌,我也吃含y-纤维的东西,不论是坚果、蔬菜还是豆类”,Shanahan医生说,“但是传统发酵的食物,里面富含益生菌,要比吃益生菌补充剂要好得多。”



2017年:有迹象表明益生菌能预防败血症症


新生儿败血症


8月在《自然》杂志上发表的一篇论文的研究结果表明,如果正确组合运用益生菌与益生元,就能在印度的农村地区中有效预防新生儿败血症。


这项史无前例的研究表明,如果服用植物乳杆菌外加服用益生元低聚果糖,可以有效降低婴儿新生儿败血症40%的发病风险,以及由新生儿败血症引发的死亡风险。


每年有大约1百万的新生儿死亡事件是由新生儿败血症引起的,这种可怕的血液感染疾病常会出现在出生不满90天的婴儿身上。


有新生儿败血症病症的婴儿按常规治疗方案一般是经静脉注射给予抗生素治疗。但是,新的研究尝试了通过口服益生菌合并口服一种叫合生素的益生元,来预防感染的新疗法。



这项研究共涵盖了印度奥利萨邦的4556名无感染迹象的婴儿,而奥利萨邦是全印度新生儿死亡率最高的地区。


研究人员监测了婴儿们最初60天内的健康情况,作为试验,一半的婴儿口服了名为合生素的益生元(在其出生后的2-4天内就开始服用,连服7天),而另一半作为参照组的婴儿只是服用了安慰剂。


结果发现:两个组别的婴儿患新生儿败血症的发病率有显著差异,服用了合生素的婴儿组的发病率较低,只有5.4%的发病率,而服用安慰剂组的发病率有9%。


“这些试验的结果表明,存在着较高新生儿败血症发病率的发展中国家,如果让新生儿服用植物乳杆菌(益生菌)和合生素(益生元),就能有效地降低新生儿败血症的发病率。”


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