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益生菌一词源于希腊语pro-biotics,其本意为有益于生命。益生菌通常是指摄入后通过改善宿主菌群生态平衡而发挥有益作用,达到提高宿主(人或动物)健康水平的活菌制剂及其代谢产物。目前应用于人体的益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌、枯草杆菌、地衣芽胞杆菌和酵母菌,等等。近期作为生物新药全面进入各大医院的益生菌酪酸梭菌(Clostridium butyricum)和凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans),因其在治疗和预防人类肠道疾病、替代抗生素治疗、提高免疫能力、预防肿瘤发生等方面的独特优势尤其引人注意。
癌症是人类健康的大敌。根据世界卫生组织2001年的报告,全世界每年新增癌症患者大约600万人,其中50%的患者来自于发展中国家。2004年10月,中国疾病预防控制中心慢性非传染性疾病预防控制中心主任吴凡在中国疾病预防控制中心和美国癌症协会等机构组织的预防癌症教育会议上说,中国的癌症患者已经达到180万人,发生率约为万分之七。世界卫生组织在其新闻发布网页上称,到2020年, 世界上每年将新增癌症患者大约2,000万人。
全世界有数以百万计的科学家、医学和药学专家在分子、细胞、器官等不同水平千方百计的攻克肿瘤顽症。因而声称攻克肿瘤顽症的“重大突破”,“重大进展”等报道也经常见诸各种媒体。美国科学家在2005年1月20日出版的《自然》杂志上报告说,他们发现了一种导致癌症的关键基因,即“POK红系髓性致癌因子”,这些都反映了人类战胜癌症的事业每天都在进步。然而,癌症却依然是人类健康的顽凶。因此,当我们看到有的人认为益生菌治疗肿瘤是近乎神话的观点时,也没有必要大惊小怪。不过,益生菌治疗肿瘤究竟有没有事实依据这个问题却吸引我们做了初步的文献调查。我们得到的初步结论是:益生菌治疗肿瘤有实验依据。
早在1959年就有原始研究论文报道酪酸梭菌(Clostridium butyricum)的溶癌作用(oncolysis)。这个研究组发表了一系列后续研究文章。1970年,Fredette对酪酸梭菌的溶癌活性做了进一步的研究。1975年,Fischer等人证实了酪酸梭菌M55 (ATCC 13.732)对于实体瘤的溶癌作用。这种溶癌作用的基本原理就是酪酸梭菌的激肽酶(kininases )分解了缓激肽(bradykinin),导致实体瘤组织内的毛细血管循环被破坏,随之而来的是癌组织的坏死。到1980年,研究者甚至称酪酸梭菌M55为溶瘤梭菌M55,并且建立了溶癌作用的理论模型,对实体瘤、溶瘤梭菌、瘤体内细胞分裂素系统以及宿主的免疫体系之间的关系进行了比较深入的分析。研究者还将分解缓激肽的激肽酶申请了专利(U.S. Pat. 3,192,116)。
后来,研究者发现,酪酸梭菌溶瘤株(Clostridium butyricum H8)在老鼠肿瘤组织中48小时能生长到8×108/g。其所在肿瘤的某些部分被溶解。他们也发现,非溶瘤的酪酸梭菌则不能在肿瘤中繁殖。
益生菌具有多种生物活性,其重要原因之一是它们能够粘附在肠上皮细胞上。由于竞争排斥作用,它们的粘附就抑制了致病菌在肠上皮细胞的粘附。益生菌粘附到肠上皮细胞的表面受体上也是给后者一个信号,导致后者合成细胞因子。益生菌通过产生乳酸、丁酸和多种细菌素,对其它共生菌也产生影响。酪酸梭菌等益生菌产生的丁酸不仅对肠上皮细胞的周转产生影响,而且还能减少致癌物质的致癌作用。例如高蛋白食物的食用者,其肠内产生的亚硝胺就是一种致癌物质。酪酸梭菌产生的丁酸就有抑制其致癌的活性。
不仅酪酸梭菌在实体瘤内有溶癌作用,其它的益生菌,例如乳杆菌对癌症治疗也有积极作用。1992年,日本的一个研究组发现,口服乳杆菌散剂有利于预防浅表性膀胱癌的术后复发。他们的研究表明,患者经尿道切除前列腺后,以50%无复发的间隔期作指标,对照组只有195天,而服用乳杆菌的延长到350天。这个研究组在1995年进行的双盲法安慰剂对照临床试验中,报道了患者由于服用乳杆菌,其2年期复发率下降到21%。这似乎更清楚地说明了乳杆菌预防癌症术后复发的作用。
益生菌对癌症的预防和治疗有一定效果的认识大多来自实验动物研究、流行病学研究和人体临床研究。目前,来自动物模型的资料提供了益生菌抗癌的有力证据。例如,用结肠癌模型鼠的研究表明乳杆菌、双歧杆菌能够抑制致癌剂诱导的DNA突变。这种抑制作用和益生菌的菌种有关,并且具有剂量依赖性。例如,嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)就不能抑制致癌剂诱导的DNA突变。
乳酸菌中某些特殊的细胞成份似乎对免疫反应的调节有很强的辅助作用,还能活化网状内皮系统,强化细胞因子途径,调节多种白介素和肿瘤坏死因子。在从1961年到1998年的143次临床研究中,受试者达7,526人,未发现任何一例有不良副反应。
益生菌有很多有益健康的作用,然而争议较多的是它们的抗癌活性。应当指出的是,仅仅只用益生菌,例如酪酸梭菌或乳杆菌,就能完全治疗人类肿瘤的直接证据迄今尚未见报道。但是,间接的实验室研究结果却有大量文献报道。从这些结果看,益生菌抑制肿瘤的机理可能包括:①改变肠道菌群的代谢活性;②改变直肠的生理生化条件;③与潜在的致癌物质相结合或者降解它们;④使那些可能产生致癌物质的肠道微生物从数量上减少或者转变成不产生致癌物的微生物;⑤产生抗癌的或者抗突变的物质,从而增加宿主(人)的免疫性;⑥对宿主(人)的生理状况产生好的影响。
有一种现象引人注意,那就是某些微生物在肿瘤内比在其它正常组织中生长繁殖得更多更快。这种现象称为优先复制(preferential replication)或优先繁殖。优先复制使得利用益生菌扩大肿瘤治疗效果、而正常组织却不会受到损伤成为可能。利用小鼠模型和兼性厌氧菌等研究表明,某些细菌能在肿瘤内积累。细菌的这种优先复制对癌症治疗有其独特之处。例如,细菌是能动的,这就有利于它们遍布肿瘤组织。又如它们的基因组比较大,因此它们可以表达多种治疗基因。比如表达各种细胞因子,或者是将药物前体转化为药物的酶的基因。还有一个重要特点是它们容易被抗生素所控制,如有必要就可利用抗生素将它们杀灭。
1997年,Pawelek等人报道,沙门氏菌(Salmonella)能感染荷瘤鼠,在其肿瘤内有优先复制现象。沙门氏菌在肿瘤内复制数是在正常组织内复制数的大约1千倍。野生的沙门氏菌,特别是鼠伤害沙门菌(Salmonella typhimurium)易于遗传操作,比较容易通过基因工程来表达外源基因。沙门氏菌是一种兼性菌,在有氧条件下或低氧条件下都能成活,因此它们既可以在大的实体瘤内建群也可在小的转移瘤内发挥作用。当然,一般不认为沙门氏菌属于益生菌。这里只限于讨论利用其特性治疗肿瘤。
酪酸梭菌不仅其本身具有溶癌作用、减少或抑制致癌物质的致癌作用,而且也可以象沙门氏菌那样用作基因治疗的载体。例如,非致病性的酪酸梭状芽孢杆菌就能在肿瘤的低氧或坏死区内萌芽成代谢活跃的细胞。用经过遗传改变的酪酸梭菌(工程菌)就能表达或分泌治疗蛋白,例如阿糖胞苷脱氨酶(cytosine deaminase)或者肿瘤坏死引子a。从而使它们在癌症治疗中更好地发挥作用。
根据重庆医科大学张艺介绍,中国大陆的研究人员在20世纪90年代探讨过益生菌对小鼠肉瘤5,180的抑制作用。2004年王跃等人研究了双岐杆菌脂磷壁酸对胃癌细胞的凋亡作用,发现双岐杆菌脂磷壁酸能明显抑制胃癌细胞BGC823的增长,其机制可能是通过调节凋亡相关蛋白的表达变化,将细胞阻滞在G1期并诱导细胞凋亡。
从以上的讨论可以看到,在益生菌预防和治疗肿瘤方面确实已经有不少实验依据,而且这方面的实验研究还在不断地深入和发展。但是,在这个问题上认为我们目前仍然处于“瞎子摸象”的阶段似乎也不为过。因此,进一步深入开展益生菌对预防和治疗癌症的研究,不仅对于认识自然规律是十分必要的,而且对于益生菌的开发及其产业化,对于提高人们的健康保障水平都具有十分重要的意义。■
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