李 欣 ， 徐子豪 ， 黃美佳 ， 武 涌 ， 胡立明 ， 陳紅兵 *

（1.食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，南昌大學(xué)，江西 南昌 330047；2.南昌大學(xué) 食品學(xué)院，江西 南昌 330047；3.南昌大學(xué) 中德聯(lián)合研究院，江西 南昌 330047；4.南昌職業(yè)大學(xué) 體育衛(wèi)生系，江西 南昌 330500）

食物過敏是機體對特定食物發(fā)生的不良免疫反應(yīng)，其在暴露于給定食物后可重復(fù)發(fā)生，對不同的食物產(chǎn)生的過敏反應(yīng)也都不相同[1-2]。 近年來隨著食物資源的多樣性和環(huán)境的變化，食物過敏的發(fā)生率顯著增加[3]，全球范圍內(nèi)約2%～4%的成年人和5%～8%的兒童經(jīng)受食物過敏的困擾[4]。 牛乳作為過敏食物之一[5]，是一種常見的過敏食物原。 據(jù)報道，0.6%～2.5%的學(xué)齡前兒童，0.3%的大齡兒童和青少年以及不到0.5%的成年人患有牛乳過敏[6]。 盡管大多數(shù)對牛乳過敏的兒童在 5 歲時過敏癥狀逐漸消失，但最近的一份報告顯示，仍有大約 10%的牛乳過敏癥患兒在 5 歲后依然有持續(xù)過敏癥狀[7]。因此，研究開發(fā)能有效降低牛乳致敏性的乳制品加工技術(shù)刻不容緩。

近年來， 為尋求預(yù)防和治療過敏性疾病的方法，研究學(xué)者開始關(guān)注乳酸菌在降低食物過敏中的應(yīng)用。乳酸菌（LAB）作為腸道微生物平衡的促進者，由于其免疫調(diào)節(jié)性和使用安全性，是預(yù)防和治療許多疾病（包括過敏）的天然生物制劑。 作者探討了乳酸菌在牛乳過敏研究中的作用，為降低牛乳過敏提供了理論參考。

1 牛乳過敏

牛乳過敏是由牛乳中蛋白質(zhì)引起的機體中的不良反應(yīng)，它的反應(yīng)機制目前被分為 IgE 介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，非 IgE 介導(dǎo)的免疫反應(yīng)或兩個混合的免疫反應(yīng)。 IgE 介導(dǎo)的過敏反應(yīng)其反應(yīng)迅速、強烈，在進食后幾分鐘出現(xiàn)癥狀， 發(fā)生過敏反應(yīng)后持續(xù)時間短，約為幾分鐘到 1 小時，因此，又稱速發(fā)型超敏反應(yīng)，常常涉及皮膚、呼吸道、胃腸道等部位。 而非IgE 介導(dǎo)的過敏反應(yīng)相對遲緩， 在攝入乳過敏原后1 小時到幾天后才產(chǎn)生過敏癥狀， 消化道過敏發(fā)生機制多屬于此類[8-10]；對于 IgE 和非 IgE 相結(jié)合的免疫反應(yīng)，可能具有遲發(fā)性或慢性發(fā)作，也可能表現(xiàn)為嗜酸性胃腸病或特應(yīng)性皮炎[6]。 大多數(shù)的牛乳過敏反應(yīng)是由IgE 介導(dǎo)的Ⅰ型超敏反應(yīng)。

牛乳中含有30 多種蛋白質(zhì)， 這些蛋白質(zhì)都具有潛在的致敏性[11]。目前酪蛋白、β-乳球蛋白（BLG）和 α-乳白蛋白（ALA）被認(rèn)為是主要的過敏原[12]。 由于每個個體的身體情況不同，所以導(dǎo)致人體發(fā)生過敏反應(yīng)的過敏原不同，因此牛乳過敏發(fā)生率也存在差異。調(diào)查顯示，對β-乳球蛋白和α-乳白蛋白單一組分過敏的人群發(fā)生率分別為51%和19%； 另外，過敏人群中只對牛乳中單一蛋白質(zhì)發(fā)生過敏的發(fā)生率為33%，對兩種過敏原蛋白質(zhì)發(fā)生過敏反應(yīng)的發(fā)生率為41%，對兩種以上的蛋白質(zhì)發(fā)生過敏反應(yīng)的占26%[13-14]。 目前，嚴(yán)格避免與過敏原接觸是食物過敏最有效的治療手段，但在實際生活中難以實現(xiàn)[15]。因此，研究降低牛乳過敏原致敏性是關(guān)系牛乳過敏患者切身安全的迫切問題。

2 乳酸菌降低牛乳致敏性機制

眾所周知， 過敏性疾病與免疫系統(tǒng)密切相關(guān)。因此除了相應(yīng)的食物過敏原外，調(diào)節(jié)身體的免疫系統(tǒng)是其重要研究方向。 大多數(shù)乳酸菌作為人類和動物腸道中的共生菌群， 對人類產(chǎn)生諸多有益作用。這種免疫生理調(diào)節(jié)過程在理論上為使用微生物成分來預(yù)防或抑制過敏性免疫反應(yīng)和相關(guān)疾病提供了可能[16-17]。 乳酸菌能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的基因表達，增強黏膜屏障功能，或通過產(chǎn)生酸和蛋白酶參與牛乳蛋白質(zhì)的降解來調(diào)節(jié)宿主對潛在危險抗原的適應(yīng)性免疫應(yīng)答。 其中乳酸桿菌、雙歧桿菌等已被證實能在一定程度上減輕食物過敏反應(yīng)[18]。 一方面，乳酸菌具有復(fù)雜的蛋白酶系統(tǒng)，能產(chǎn)生肽酶、蛋白酶水解牛乳蛋白，破壞過敏原表位從而降低牛乳致敏性[19]；另一方面，乳酸菌能調(diào)節(jié)腸道菌群的組成從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的功能，或者產(chǎn)生多種刺激信號激活免疫細(xì)胞，從而引發(fā)全身性免疫應(yīng)答[20]，并且乳酸菌及其表面分子也能影響免疫細(xì)胞及其細(xì)胞因子的產(chǎn)生進而起到抗過敏的作用[21]。除此之外，定植后的乳酸菌可以增強上皮細(xì)胞間的緊密連接，降低腸道通透性，支持腸道屏障功能，從而減少過敏原的刺激[22-23]。 因此，與熱處理、紫外輻射等加工方法相比，使用乳酸菌發(fā)酵降低牛乳致敏性優(yōu)勢明顯[24-26]。

2.1 乳酸菌對過敏原蛋白質(zhì)的水解作用

乳酸菌是蛋白酶、胞外多糖[27]和許多次級代謝產(chǎn)物如抗菌化合物的生產(chǎn)者[28]。 蛋白質(zhì)水解是許多發(fā)酵乳制品生產(chǎn)中最重要的生物化學(xué)過程之一，不論LAB 的蛋白質(zhì)水解酶和肽酶對乳制品最終產(chǎn)品性質(zhì)的貢獻如何，產(chǎn)生胞外蛋白酶的能力都是LAB的一個非常重要的特征。 LAB 的蛋白質(zhì)水解系統(tǒng)由蛋白酶、肽酶和肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)組成，對于它們在牛乳和乳制品中的生長至關(guān)重要[29]，并且不同乳酸菌的蛋白酶特異性存在很大差異[30]。 蛋白質(zhì)水解系統(tǒng)將牛乳蛋白質(zhì)切割成多肽，因此可能對進一步的胃腸道消化性、生物活性肽的釋放以及抗原表位的破壞產(chǎn)生重要影響，從而降低牛奶致敏性[31]。 據(jù)報道，乳酸菌的蛋白質(zhì)水解反應(yīng)由胞外定位系統(tǒng)識別，該系統(tǒng)識別4～8 個氨基酸范圍內(nèi)的部分寡肽， 識別后被轉(zhuǎn)運到細(xì)胞中并被肽酶進一步降解[32-33]。

近年來，許多研究表明LAB 菌株產(chǎn)生的蛋白酶能夠水解牛乳中蛋白質(zhì)[34-36]，從而導(dǎo)致過敏原表位的破壞，降低牛乳致敏性[37-38]。 Kleber 等[31]研究了不同乳酸菌對90 ℃條件下加熱40 min 后β-乳球蛋白致敏性的影響， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)與未水解脫脂乳相比，BLG 的抗原性降低了 84%～98%。 Pescuma 等人[39-40]研究證明使用嗜酸性乳酸菌菌株的非增殖細(xì)胞系統(tǒng)能夠水解β-乳球蛋白， 破壞其主要過敏原表位（肽段 41-60、102-124 和 149-162）， 從而降低其致敏性。 而Ehn 等[41]使用不同的瑞士乳桿菌菌株水解牛乳乳清蛋白，檢測到80%的β-乳球蛋白被水解，然而其水解產(chǎn)物的IgE 結(jié)合能力沒有明顯變化，這表明水解過程中蛋白酶可能沒有打斷過敏原表位，或者水解使過敏原蛋白隱藏的表位顯露出來，導(dǎo)致破壞的表位和顯露的表位抵消而使致敏性不變。 Bu等[24]研究發(fā)現(xiàn)， 乳酸菌 L.helveticus 和 S.thermophilus 分別單獨發(fā)酵后， 牛乳中的α-乳白蛋白的致敏性分別降低了71%和49%，但當(dāng)使用兩種菌混合發(fā)酵時，α-乳白蛋白的致敏性降低了87%，說明兩種菌株共同發(fā)酵的協(xié)同作用降低牛乳主要過敏原致敏性的能力更強。 在另一項研究中發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳桿菌IFO3956 和瑞士乳桿菌A75 的蛋白水解作用可顯著降低αS1-酪蛋白和β-酪蛋白的IgE 結(jié)合能力[42-43]。

因此，使用乳酸菌菌種可有效降解牛乳中蛋白質(zhì)，破壞過敏原表位，從而有效降低其致敏性。

2.2 乳酸菌對機體的免疫調(diào)節(jié)作用

乳酸菌發(fā)酵降低致敏性還體現(xiàn)在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)中的相關(guān)細(xì)胞和分子。 目前普遍認(rèn)為乳酸菌能通過調(diào)節(jié)Th1/Th2 和Treg/Th17 細(xì)胞的分化使免疫系統(tǒng)趨于平衡狀態(tài)[44]，并通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的產(chǎn)生從而達到減緩或阻斷過敏反應(yīng)發(fā)生的效果。 作者具體從細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)和體液免疫調(diào)節(jié)兩個方面來闡述乳酸菌緩解過敏反應(yīng)的進展。

2.2.1 細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)外來抗原的刺激引發(fā)一系列細(xì)胞適應(yīng)性免疫應(yīng)答， 主要包括Th1 細(xì)胞分泌IFN-γ 和IL-2， 產(chǎn)生的細(xì)胞因子誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和NK 細(xì)胞的活化增殖，引發(fā)細(xì)胞免疫[45-46]；Th2 分泌IL-4，IL-5，IL-6，IL-9 和 IL-13，這些細(xì)胞因子將嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞等效應(yīng)細(xì)胞募集到過敏性炎癥部位[47-49]并促進B 淋巴細(xì)胞分泌IgE[50]；Treg 細(xì)胞分泌 TGF-β 和 IL-10 調(diào)節(jié) Th1/Th2平衡。 正常條件下Th1/Th2 在機體內(nèi)處于一種平衡關(guān)系，當(dāng)Th1 下調(diào)或Th2 上調(diào)的時候，平衡關(guān)系破壞，引發(fā)過敏反應(yīng)[51]。

目前，研究者已經(jīng)探索了LAB 刺激細(xì)胞免疫系統(tǒng)的機制。 Kitazawa 等[52-53]在早期的研究發(fā)現(xiàn)，用嚙齒動物白細(xì)胞與LAB 共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其增加了IFN-γ的分泌， 從而誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞增強其抗原遞呈能力，進而增強細(xì)胞免疫。Kishi 等[54]在以人體為研究對象時也得出類似的結(jié)果。 隨著時間的推移， 人們對LAB 抗過敏機制的研究不斷深入，Barbara 等[55]在最近的研究中發(fā)現(xiàn)， 喂養(yǎng)含有植物乳桿菌W42 和乳酸雙歧桿菌Bi30 發(fā)酵乳清的小鼠相比對照組有著更低的 IL-4 水平， 并伴隨著 IFN-γ、TGF-β 和IL-10 的增加，說明乳酸菌使Th1/Th2 平衡朝著Th1反應(yīng)轉(zhuǎn)變，增強了調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子的分泌，并使過敏標(biāo)志物的水平降低。 Yang 等[56]在另一項小鼠致敏模型中，通過實時RT-PCR 分析了Balb/c 小鼠回腸組織中IL-10 和IFN-γ 的mRNA 的相對表達水平，發(fā)現(xiàn)口服植物乳桿菌的小鼠 IL-10 和 IFN-γ 的mRNA 表達分別被抑制和增強，因此，植物乳桿菌可能通過調(diào)節(jié)I 型過敏小鼠腸道細(xì)胞因子mRNA的表達來增強抗過敏活性，從而減輕過敏癥狀。 此外，Ai 等[57]使用小鼠過敏模型評估嗜熱鏈球菌CCFM218 和鼠李糖乳桿菌ST218 的抗過敏能力，發(fā)現(xiàn)后者對體內(nèi)過敏反應(yīng)具有更好的抑制作用，其表現(xiàn)在血清中特異性IgG2a 和IL-10 水平增加，Th2相關(guān)的細(xì)胞因子IL-4 減少，而腸系膜淋巴結(jié)中調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞增加， 這表明乳酸菌的抗過敏能力具有菌株特異性。 另外也有研究發(fā)現(xiàn)，乳酸桿菌菌株隨著使用劑量的改變也可以增強或抑制T 細(xì)胞免疫應(yīng)答[58]。

除了從細(xì)胞水平，在轉(zhuǎn)錄水平乳酸菌可通過阻斷信號通路，緩解或阻斷過敏的發(fā)生。 當(dāng)乳酸菌突破機體的物理屏障， 如腸道黏膜等時，Toll 樣受體（TLR）可以識別乳酸菌中具有保守結(jié)構(gòu)的分子并激活機體產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答。 機體識別核酸的TLR3，8 和 9 定位于 DC 的內(nèi)體， 有研究表明，LAB中的dsRNA 被內(nèi)體TLR3 識別能誘導(dǎo)雌性BALB/c小鼠DC 中的IFN-β 產(chǎn)生，進一步誘導(dǎo)分泌IL-12，促進T 細(xì)胞向Th1 細(xì)胞的分化， 從而緩解過敏反應(yīng)[59]。類似的研究表明，來自革蘭氏陽性細(xì)菌的細(xì)胞壁主要成分通過TLR2 和TLR4 信號傳導(dǎo)也能增強了DC 或巨噬細(xì)胞產(chǎn)生 IL-12 的能力[60-61]。 總之，LAB 可通過TLR2/TLR4 的經(jīng)典途徑和TLR3/TLR8的核酸傳感途徑有效誘導(dǎo)IL-12，調(diào)節(jié)Th1/Th2/Treg比例，從而減輕過敏反應(yīng)[62-65]，但其協(xié)同效應(yīng)需要深入探討。因此可以推測，DC 識別乳酸菌TLR 后分泌IFN-β、IL-12 等細(xì)胞因子從而增強 Th1 免疫，這似乎是LAB 作為小腸共生細(xì)菌所獨有的免疫效應(yīng)[66]。

2.2.2 體液免疫調(diào)節(jié)體液免疫調(diào)節(jié)是以漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體來達到免疫效應(yīng)的調(diào)節(jié)機制。 已有很多證據(jù)表明乳酸菌具有誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞活化和刺激抗體產(chǎn)生的相關(guān)適應(yīng)性免疫功能。 漿細(xì)胞能產(chǎn)生5 種不同類型的抗體：IgA、IgD、IgE、IgG 和 IgM。 每種抗體在免疫防護和有關(guān)食物不良反應(yīng)中有著獨特作用。

IgE 是大多數(shù)過敏癥狀中的重要抗體， 在活化階段，當(dāng)IgE 與效應(yīng)細(xì)胞表面上的Fc 段受體I 結(jié)合時，使細(xì)胞處于致敏狀態(tài)，同種過敏原再次入侵后，導(dǎo)致細(xì)胞脫顆粒釋放各種生物活性介質(zhì)，這些介質(zhì)在過敏的臨床表現(xiàn)中發(fā)揮重要作用[67]。 Domingos-Lopes 等發(fā)現(xiàn)，OVA 致敏小鼠通過攝入皮奇奶酪中分離的檸檬明串珠菌L3C1E7，血清中抗OVA 特異性IgE 水平顯著降低， 結(jié)果說明L3C1E7 可以抑制過敏原特異性IgE 的合成，并可能改善Th2 介導(dǎo)的過敏癥狀[68]。小鼠食物過敏模型也證明，腹腔注射植物乳桿菌可以下調(diào)體內(nèi)酪蛋白特異性IgE 抗體水平[69]。Prioult 等[70-71]通過相似的研究也觀察到通過乳雙歧桿菌NCC362 水解BLG 可以降低其IgE 結(jié)合能力，從而改善患者體內(nèi)IgE 介導(dǎo)的過敏反應(yīng)。

sIgA 免疫是腸道黏膜免疫的核心成分，兒童腸道黏膜sIgA 在維持腸道淋巴細(xì)胞對食物的免疫耐受方面十分重要。 嬰幼兒由于腸道微生態(tài)系統(tǒng)平衡能力較差，易發(fā)生菌群失調(diào)，使雙歧桿菌和乳酸桿菌等腸道常駐菌減少，進而會導(dǎo)致腸道黏膜分泌sIgA 水平的下降，使腸道黏膜屏障不能有效地阻止食物性抗原的入侵，導(dǎo)致患者血清中出現(xiàn)抗食物蛋白的抗體IgE，從而誘發(fā)超敏反應(yīng)[72-73]。 2008 年的一項研究[74]顯示益生菌可以誘導(dǎo)過敏性體質(zhì)兒童體內(nèi)血漿IL-10 和總IgA 水平增高。 兩年后的另一項研究對237 名有過敏傾向的嬰兒在出生后6 周給予4種益生菌株聯(lián)合治療，發(fā)現(xiàn)在出生后第2 年糞便中IgA 含量較高，其發(fā)生過敏性疾病的風(fēng)險降低，這可能與益生菌誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)發(fā)育成熟有關(guān)[75]。

IgG 是血清和細(xì)胞外液中含量最高的抗體，人IgG 有 4 種不同功能的亞型， 分別為：IgG1、IgG2、IgG3 和 IgG4。 通常來說，IgG4 抗體在食物引發(fā)的超敏反應(yīng)中起重要作用， 特異性IgG4 水平的增加可能與食物過敏原的耐受性有關(guān)[76-78]。 當(dāng)將益生菌鼠李糖乳桿菌發(fā)酵乳喂養(yǎng)給哺乳母鼠或其后代時，其過敏癥狀明顯減輕，并發(fā)現(xiàn)IgE/IgG2a 和IgG1/IgG2a的比例趨于正常化[79]。 IgG2a 是IgG 的主要亞類，可以競爭肥大細(xì)胞IgE 受體，促使Ig E 內(nèi)化同時抑制肥大細(xì)胞活化[80-81]。 有研究顯示，乳酸鏈球菌CCFM218 可以誘導(dǎo)體內(nèi)特異性IgG2a 水平顯著增加[82]。因此，通過乳酸菌在體內(nèi)誘導(dǎo)特異性IgG 抗體的增加可以減輕IgE 介導(dǎo)的過敏反應(yīng)[83]。 有趣的是，Domingos-Lopes 等人在喂養(yǎng)OVA 的小鼠體內(nèi)檢測也出現(xiàn)特異性IgG1 和IgG2a 顯著增加，但血漿中這些抗體的水平在喂養(yǎng)檸檬明串珠菌L3C1E7 菌株的小鼠中顯著降低[68]。 這說明乳酸菌誘導(dǎo)IgG 分泌的具體機制仍需進一步研究。

IgM 是血液循環(huán)中最大的抗體， 是個體發(fā)育過程中最早合成和分泌的抗體，也是初次體液免疫應(yīng)答中最早出現(xiàn)的抗體， 通常用來感染病的早期診斷；而IgD 免疫作用目前尚不是很明確，通常是輔助其他的免疫功能，例如轉(zhuǎn)化抗體類型等，其對食物過敏的影響可能微乎其微[84]。 目前這兩種抗體是否與過敏相關(guān)，還需進一步探討。

3 展 望

由于乳酸菌菌種的多樣性以及其抗過敏機制的復(fù)雜性，目前國內(nèi)外對乳酸菌抗過敏作用的研究仍需要深入探索。 我國乳酸菌資源豐富，加大抗過敏乳酸菌的篩選工作，并合理運用到低致敏乳品的生產(chǎn)技術(shù)中，將給我國低致敏乳品行業(yè)帶來更多新的契機。 同時使用乳酸菌和其他改性方法的組合將牛乳蛋白致敏性降低到最低水平也將是一條新的思路，這些措施將有助于完善低致敏性乳制品的生產(chǎn)。 由于嬰幼兒牛乳過敏問題不容忽視，因此如何有效地利用乳酸菌緩解牛乳過敏，對保障嬰幼兒的安全食用具有重大意義。