韋金濤，李澤樺(綜述)，區(qū)彩文(審校)

心血管疾病(cardiovascular diseases，CVD)包括冠心病、高血壓和心力衰竭等，是全球非傳染性疾病死亡的首要原因[1]。CVD發(fā)病率和病死率均居我國前列，且隨著吸煙、不健康飲食等危險因素的增多，CVD患者的人數(shù)還在持續(xù)增加且發(fā)病年齡趨向年輕化[2]。近年來，研究表明腸道菌群失調(diào)及其代謝產(chǎn)物水平的變化是促進包括CVD在內(nèi)的多個系統(tǒng)疾病發(fā)生發(fā)展的重要因素。從腸道菌群角度尋找CVD治療的策略是目前的研究熱點。益生菌是一類能夠為機體帶來多種益處的活體微生物，具有抗炎、抗氧化應激、調(diào)節(jié)腸道菌群和保護腸道屏障等多重功能。隨著心-腸軸、腦-腸軸、肺-腸軸等概念的提出，益生菌被廣泛應用于心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)等的研究。鼠李糖乳桿菌GG(Lactobacillus rhamnosus Gorbach-Goldin,LGG)是目前研究較為廣泛且具有臨床應用潛力的益生菌之一，其較強的抗炎、抗氧化應激、調(diào)節(jié)菌群代謝和保護腸屏障等功能展現(xiàn)出了巨大的心血管保護潛力。本文就LGG在CVD中的研究進展作一綜述。

1 LGG的概述及優(yōu)點

益生菌篩選的經(jīng)典標準主要包括抵御胃腸道極端環(huán)境、穩(wěn)定的胃腸道黏附特性、抑制病原菌、對機體產(chǎn)生多種益處等[3-4]。其性能評價的關(guān)鍵在于能否抵御人體胃腸道極端環(huán)境并成功定植。LGG是由Gorbach和Goldin于1985年從1名健康志愿者的糞便樣本中分離出的1株革蘭陽性乳桿菌[4]。近40年來的研究表明LGG具有出色的耐受胃腸道極端環(huán)境以及穩(wěn)定的胃腸道定植能力，且對沙門氏菌、大腸桿菌等多種病原菌的生長均有一定的抑制作用。這為LGG發(fā)揮其保護功能奠定了基礎(chǔ)。

1.1耐受胃腸道極端環(huán)境 耐受胃腸道強酸強堿環(huán)境并存活是篩選潛在益生菌的首要標準，也是益生菌能否進入機體起效的先決條件。LGG能耐受胃內(nèi)強酸性環(huán)境以及小腸內(nèi)膽汁的強堿性環(huán)境，在經(jīng)過上消化道進入結(jié)腸的過程中存活并定植于胃腸道[4]。有研究顯示，在酸性條件下LGG依然能夠產(chǎn)生92種效應蛋白，且酸性環(huán)境能夠刺激LGG的菌毛特異性黏附基因SpaC和SpaF表達，提高LGG的黏蛋白結(jié)合能力從而促進LGG在腸道定植[5-6]。

1.2在胃腸道中定植 良好的胃腸道定植能力是益生菌與機體產(chǎn)生相互作用的前提。只有黏附于機體胃腸道，益生菌才能發(fā)揮調(diào)節(jié)機體免疫、穩(wěn)定腸道屏障和調(diào)節(jié)代謝等一系列功能。LGG是目前已知的唯一擁有黏液結(jié)合菌毛結(jié)構(gòu)的益生菌，具有Spa-CBA和Spa-DEF兩種菌毛編碼基因簇[7]。目前在LGG中僅觀察到Spa-CBA菌毛結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)SpaC菌毛亞基是介導LGG黏附于人體腸道的關(guān)鍵角色[8]。另有研究發(fā)現(xiàn)LGG強大的胃腸道黏附能力還得益于其自身結(jié)構(gòu)如胞外多糖(extracellular polysaccharide,EPS)、黏附蛋白LGG-0186和表層蛋白等，多個結(jié)構(gòu)相互協(xié)作共同促進了LGG在人體胃腸道內(nèi)的定植。體內(nèi)研究表明，口服LGG 7 d后糞便樣本中仍能檢測出LGG[9]，結(jié)腸黏膜活檢顯示28 d后人體腸道中仍然存在LGG[10]。

1.3抑制病原菌 抗生素是抑制并殺滅病原菌的重要方法，然而抗生素的使用伴隨著細菌耐藥、機體腸道菌群失衡等諸多隱患。抑制有害菌生長是益生菌維持腸道菌群平衡的一種方式。目前的研究表明LGG對沙門氏菌、大腸桿菌、白色念珠菌等病原菌的生長具有良好的抑制作用[11-13]。LGG能夠有效地抑制大腸桿菌生物膜的形成，促進大腸桿菌被機體清除[14]。同時，LGG通過維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)腸道先天性免疫和產(chǎn)生乳酸來抵抗腸道沙門氏菌感染[12，15-16]。此外，LGG能夠以阻斷黏附和營養(yǎng)消耗的方式保護口腔免受白色念珠菌的感染[13]。另外，目前已鑒定出7個LGG來源的抗菌活性多肽，均具有對革蘭陰性菌和陽性菌的殺菌活性[17]。

2 LGG在CVD中的潛在作用機制

2.1抗炎 慢性炎癥是CVD的重要誘發(fā)因素，抑制炎癥相關(guān)信號通路、下調(diào)炎癥介質(zhì)是降低CVD發(fā)病率的有效措施。核因子-κB(nuclear factor κB,NF-κB)是細胞重要的轉(zhuǎn)錄因子，介導多種炎癥因子如白介素-6(interleukin 6,IL-6)、白介素-8(interleukin 8,IL-8)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor α,TNF-α)的產(chǎn)生。Li等[18]發(fā)現(xiàn)LGG來源的可溶性蛋白HM0539通過下調(diào)Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)/髓樣分化因子(myeloid differentiation factor 88,MyD88)通路來抑制遠端NF-κB激活。Tong等[19]發(fā)現(xiàn)LGG來源的膜外囊泡(extracellular vesicles,EVs)能夠改善腸道炎癥，這主要與其抑制TLR4-NF-κB通路激活有關(guān)。Mao等[20]的研究表明LGG通過抑制絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/NF-κB通路減輕脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)誘導的炎癥。此外，目前的研究表明LGG來源EPS、表層蛋白均能抑制NF-κB、MAPK等信號傳遞，同時下調(diào)炎癥因子TNF-α、IL-6[21]。LGG來源的EVs、HM0539、EPS、表層蛋白是其發(fā)揮抗炎功能的主要角色。

2.2抗氧化應激 氧化應激過程是CVD發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。氧化應激通過激活蛋白激酶C、NF-κB、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)等途徑，誘導炎癥、動脈粥樣硬化、心肌纖維化等，最終引起嚴重的心功能障礙[22]。機體活性氧(reactive oxygen species,ROS)與抗氧化劑、自由基清除劑的失衡是氧化應激產(chǎn)生的直接原因。有證據(jù)表明，LGG來源的EPS能夠有效地清除羥基、超氧陰離子等自由基，并通過Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-1(Kelch-like epichlorohydrin-associated protein 1,Keap1)/核因子紅血球相關(guān)因子-2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)通路減輕過氧化氫(hydrogen peroxide，H2O2)誘導的豬腸道上皮細胞損傷[23]。Walia等[24]發(fā)現(xiàn)LGG能夠恢復二甲基肼處理后大鼠體內(nèi)的超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽等水平，從而激活抗氧化系統(tǒng)，抵御氧化應激。同時體外研究表明，LGG能夠降低H2O2誘導的人結(jié)直腸腺癌細胞中的氧化應激水平，并下調(diào)腫瘤壞死因子、早期生長應答因子2等氧化應激相關(guān)基因的表達，最終降低細胞內(nèi)ROS水平[25]。

2.3保護腸道屏障 腸道菌群紊亂可引起腸道屏障受損導致腸道微生物易位，加速CVD進程[26-27]。腸道黏液層是腸道屏障的重要組成部分，也是抵御病原微生物的重要防線。黏蛋白-2(mucin 2，MUC-2)是生成腸道黏液層的關(guān)鍵。現(xiàn)有的研究表明LGG及其來源的可溶性蛋白P40能夠促進腸道MUC-2的表達從而保護腸道屏障，防止腸道微生物易位[28-29]。閉鎖小帶蛋白1(zonula occludens 1,ZO-1)對維持腸道細胞緊密連接，保持腸屏障完整具有重要的意義。Miyauchi等[30]發(fā)現(xiàn)LGG通過上調(diào)ZO-1的表達減輕腫瘤壞死因子誘導的腸道上皮細胞損傷，保護屏障的完整性。促進黏蛋白及緊密連接蛋白的表達是LGG保護腸道屏障的主要機制。

2.4調(diào)節(jié)腸道菌群 腸道菌群是宿主維生素合成、食物消化的主要角色，對宿主健康具有重要作用。腸道菌群失調(diào)即腸道微生物數(shù)量和種類的改變，通過誘導宿主炎癥和代謝紊亂促進CVD的進展。LGG可以通過增加有益菌，減少有害菌并調(diào)節(jié)失衡的腸道菌群，在維持健康的腸道環(huán)境的同時降低疾病風險。Chen等[31]對膿毒癥小鼠補充LGG的研究發(fā)現(xiàn)，LGG能夠逆轉(zhuǎn)膿毒癥引起的菌群紊亂，抑制變形桿菌等條件致病菌的同時，上調(diào)對腸屏障有益的阿克曼式菌屬。Ni等[32]的研究表明，結(jié)直腸癌癌前病變小鼠模型補充LGG可以抑制沃式嗜膽菌等炎癥相關(guān)菌且上調(diào)腸道中羅氏菌屬的數(shù)量。因此，LGG可能通過調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化、高血壓、心力衰竭等引起的腸道菌群失衡，減緩CVD的進展。

2.5調(diào)節(jié)腸道菌群代謝物 通過調(diào)節(jié)菌群代謝物的生成影響宿主是腸道菌群-宿主相互作用的主要方式。大量的研究表明腸道菌群來源的氧化三甲胺(trimethylamine-N-oxide,TMAO)、LPS、短鏈脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)等代謝物通過調(diào)節(jié)炎癥等過程影響CVD進展。LGG可能通過調(diào)節(jié)菌群代謝產(chǎn)物的生成影響CVD。

2.5.1 TMAO TMAO是食物中的膽堿、左旋肉堿等經(jīng)過腸道菌群代謝、肝臟轉(zhuǎn)化等過程生成的小分子活性代謝物，是包括動脈粥樣硬化在內(nèi)多種CVD的啟動因素。近年來，一系列的臨床試驗證實血清TMAO及其相關(guān)代謝物水平與CVD風險呈顯著正相關(guān)(P<0.05)[33]。目前的研究表明TMAO是急性冠脈綜合征不良預后的獨立預測因子，同時也是心力衰竭患者死亡的重要影響因素[34-35]。補充益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群是下調(diào)機體TMAO水平的潛在方法。然而臨床試驗表明干酪樣乳桿菌、益生菌復合制劑對TMAO的生成均無顯著影響(P>0.05)[36-37]。Liu等[38]的研究發(fā)現(xiàn)，缺氧聯(lián)合高鹽飲食的大鼠模型中TMAO水平顯著上升，而LGG的補充能下調(diào)該模型中大鼠血漿TMAO水平，LGG如何調(diào)節(jié)TMAO水平尚有待進一步研究。

2.5.2 LPS 腸道菌群紊亂引起LPS產(chǎn)生增加，LPS通過TLR4直接作用于心肌成纖維細胞、巨噬細胞等引起下游炎癥[39]。LGG通過調(diào)節(jié)腸道菌群減少LPS產(chǎn)生相關(guān)腸道微生物的數(shù)量。研究發(fā)現(xiàn)，補充LGG能夠逆轉(zhuǎn)膿毒癥小鼠腸道菌群失調(diào)，同時減少膿毒癥小鼠體內(nèi)腸桿菌科、擬桿菌科以及丹毒桿菌科等與LPS產(chǎn)生密切相關(guān)的微生物群[31，40]。

2.5.3 SCFAs SCFAs(包括甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等)主要由腸道微生物發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生，是腸道最為豐富的菌群代謝產(chǎn)物。補充SCFAs有助于改善高血壓及其并發(fā)癥，抑制載脂蛋白E基因敲除小鼠動脈粥樣硬化的進展[41]。Tyagi等[42]發(fā)現(xiàn)口服LGG后小鼠腸道內(nèi)產(chǎn)丁酸的梭菌豐度上升，腸道和血液丁酸水平顯著升高。有研究發(fā)現(xiàn)添加LGG顯著提高食物過敏嬰兒腸道內(nèi)產(chǎn)丁酸鹽菌株豐度，提高糞便中丁酸鹽水平[43]。Lin等[44]的研究也表明LGG通過提高擬桿菌門豐度和促丁酸產(chǎn)生基因的表達來促進丁酸產(chǎn)生。調(diào)節(jié)產(chǎn)SCFAs菌豐度、影響SCFAs合成的相關(guān)基因是LGG調(diào)節(jié)SCFAs產(chǎn)生的主要機制。

3 LGG在CVD中的應用

3.1動脈粥樣硬化 動脈粥樣硬化是心肌梗死、腦梗死等多種心腦血管疾病的病理學基礎(chǔ)，是引起心血管事件的關(guān)鍵因素。動脈粥樣硬化的形成機制十分復雜，主要涉及炎癥、氧化應激等多個過程。Schoemaker等[45]通過對高脂飲食誘導的動脈粥樣硬化小鼠模型補充益生菌配方(LGG、二十二碳烯酸、水解酪蛋白、花生四烯酸)，發(fā)現(xiàn)該配方能顯著減輕肥胖小鼠體內(nèi)白色脂肪炎癥，改善小鼠胰島素抵抗，降低血漿膽固醇、甘油三酯，同時顯著抑制小鼠動脈粥樣硬化的進展。Chan等[46]發(fā)現(xiàn)對高脂飲食誘導的小鼠動脈粥樣硬化模型補充LGG能夠顯著減小其主動脈竇和主動脈弓的動脈粥樣硬化斑塊，同時下調(diào)血漿中動脈粥樣硬化危險因子如膽固醇、可溶性E-選擇素和內(nèi)毒素等。

3.2心肌梗死 急性心肌梗死是以心肌細胞缺血缺氧死亡為特征的嚴重心血管急癥。減輕缺血缺氧對心肌細胞的影響，改善心肌梗死后心力衰竭等并發(fā)癥，對降低心肌梗死的病死率有重要意義。熱休克蛋白(heat shock protein 70,HSP70)在保護心臟免受各種損傷方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。Zhao等[47]的研究表明LGG來源的可溶性蛋白P75通過結(jié)合HSP70羧基末端反應蛋白，阻止其對HSP70的抑制作用，進而確保HSP70發(fā)揮心肌細胞保護作用，最終緩解缺血/缺氧誘導的心肌梗死，預防心臟細胞損傷。Xu等[48]的研究表明LGG及LGG培養(yǎng)上清液均能夠通過抗氧化應激途徑保護缺氧誘導的心肌重塑并降低心肌炎癥，進而發(fā)揮心臟保護作用。LGG對心肌梗死的保護機制還需進一步研究。

3.3高脂血癥 高脂血癥是機體脂質(zhì)代謝紊亂引起的病理性狀態(tài)。高脂血癥能夠促進動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展，是CVD的傳統(tǒng)危險因素。LGG通過影響膽固醇合成及排泄來維持機體血脂穩(wěn)態(tài)，降低CVD風險。Kim等[49]通過對高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠補充LGG發(fā)現(xiàn)，LGG能夠調(diào)節(jié)膽固醇合成和外排基因的表達，同時上調(diào)肝臟膽固醇7α-羥化酶，促進膽固醇向膽汁酸轉(zhuǎn)化。Kumar等[50]的研究表明，LGG或LGG聯(lián)合蘆薈凝膠可顯著降低高膽固醇血癥小鼠的血液總膽固醇和低密度脂蛋白水平，同時LGG聯(lián)合蘆薈凝膠還能提高高膽固醇血癥小鼠的血液高密度脂蛋白水平。另外，Zhang等[51]發(fā)現(xiàn)LGG來源EPS能夠顯著降低高脂飲食誘導的小鼠體內(nèi)甘油三酯水平，改善脂質(zhì)代謝紊亂。

3.4高血壓 高血壓是以血壓升高為特點，受多因素影響的心血管綜合征，是心腦血管疾病最重要的危險因素。盡管關(guān)于高血壓的發(fā)生機制在不斷更新，目前仍有90%的高血壓發(fā)生機制無法闡明。近年來的研究表明，TMAO水平與高血壓的發(fā)生風險呈正相關(guān)，TMAO通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、糖代謝和炎癥途徑影響高血壓的發(fā)生[52]。Liu等[38]采用高鹽飲食聯(lián)合慢性間歇性缺氧的方法誘導大鼠高血壓模型，發(fā)現(xiàn)高鹽+間歇性缺氧環(huán)境通過增加血液TMAO水平、釋放干擾素-γ、轉(zhuǎn)化生長因子-β來增加高血壓嚴重程度，LGG通過降低血液TMAO水平、調(diào)節(jié)輔助性T細胞1/輔助性T細胞2的比例、抑制胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2、蛋白激酶B的磷酸化來預防高血壓的惡化。

3.5肥胖 肥胖是心力衰竭、心房顫動、動脈粥樣硬化等CVD的高危因素，健康人群維持適當體重可降低CVD發(fā)生風險[53]。LGG通過自身EPS或刺激機體脂聯(lián)素分泌發(fā)揮抗肥胖作用。Zhang等[51]研究表明LGG來源的EPS能夠顯著抑制小鼠體內(nèi)Toll樣受體2(Toll-like receptor 2，TLR2)介導的脂肪生成，敲除TLR2后EPS對脂肪生成的抑制作用消失。脂聯(lián)素是一種主要由白色脂肪分泌的脂肪因子，能夠促進脂肪酸氧化。Kim等[54]的研究表明LGG能夠刺激小鼠脂聯(lián)素分泌進而激活腺苷酸活化蛋白激酶，加速葡萄糖攝取和脂肪酸氧化，減輕高脂飲食誘導的小鼠體重增加。

3.6糖尿病 糖尿病患者長期高血糖狀態(tài)可能導致脂質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能改變，增強機體氧化應激，進而增加CVD發(fā)生風險[55]。一項隨機研究表明LGG可改善糖尿病患者的血糖，維持機體血糖以及糖化血紅蛋白的水平[56]。Wang等[57]的研究表明口服LGG可降低糖尿病小鼠模型空腹及餐后血糖水平，提高糖耐量，防止胰腺損傷。Park等[58]發(fā)現(xiàn)LGG的補充顯著提高了糖尿病小鼠的糖耐量，LGG的抗糖尿病效應與其緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激以及抑制巨噬細胞活化相關(guān)。此外，Park等[59]發(fā)現(xiàn)LGG的補充能夠顯著逆轉(zhuǎn)高脂飲食喂養(yǎng)小鼠體內(nèi)的胰島素抵抗。LGG主要通過降低血糖，提高糖耐量和減輕胰島素抵抗在糖尿病中發(fā)揮心血管保護作用。

4 LGG的有效性和安全性爭議

目前，關(guān)于LGG的有效性和安全性存在爭議，多項高質(zhì)量研究的結(jié)果之間相互矛盾。既往的研究表明LGG的補充能夠顯著縮短急性胃腸炎患者腹瀉持續(xù)時間以及住院時間，同時能夠降低中重度疾病的發(fā)病率[60-61]。然而，近期一項大型前瞻性試驗表明，補充LGG未能對急性胃腸炎兒童帶來任何額外益處[62]。新近的研究對LGG能否預防呼吸機相關(guān)肺炎提出了質(zhì)疑。既往的研究表明益生菌可降低25%～30%的呼吸機相關(guān)肺炎感染風險[63-64]。一項多中心隨機對照試驗表明LGG對呼吸機相關(guān)肺炎的發(fā)生率并無顯著影響[65]。LGG在特定疾病環(huán)境中的有效性尚需更多研究來證實。LGG的安全性近年來備受關(guān)注。有學者認為益生菌雖被定義為能使機體獲益的活體微生物，但其作為微生物具有的機會性感染特性不容忽視。菌血癥是目前益生菌干預最常見的不良事件，血液病原菌分離表明LGG占比最多[66]。有證據(jù)表明接受LGG治療的重癥患者菌血癥的發(fā)生率顯著高于不接受LGG治療的重癥患者，LGG能夠直接導致菌血癥并在患者體內(nèi)適應性進化[67]。同時在炎癥性腸病、主動脈瓣膜置換術(shù)后的患者中均出現(xiàn)LGG引起菌血癥的病例報道[68-69]。LGG菌血癥發(fā)生率高的原因還需要進一步研究。此外，目前關(guān)于LGG的安全性爭論還出現(xiàn)在癌癥的免疫治療領(lǐng)域。Si等[70]對大腸癌和黑色素瘤小鼠模型補充LGG，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LGG能夠通過增加腫瘤中的樹突狀細胞和T細胞數(shù)量來增強PD-1免疫治療的抗腫瘤效果。然而，近期Spencer等[71]發(fā)現(xiàn)口服LGG的黑色素瘤小鼠模型體內(nèi)腫瘤明顯增大，且小鼠腫瘤中干擾素-γ陽性CD8+T細胞的浸潤率顯著下降，推測不適當?shù)匮a充益生菌可能導致癌癥患者免疫功能受損。LGG能否增強癌癥免疫治療效果尚存疑。近年來，越來越多的證據(jù)表明在器官衰竭、免疫功能低下、使用免疫抑制劑、腸道屏障機制障礙的患者中需謹慎使用益生菌[72]。目前，雖然LGG在特殊人群中的不良作用已被廣泛報道，但其能對機體產(chǎn)生多種益處不容置疑。在特殊人群中應當謹慎使用LGG。LGG在特定疾病中的有效性和安全性還需要大量研究進一步驗證。

5 結(jié)語

腸道菌群是未來CVD治療的潛在有效靶點。LGG因自身優(yōu)越的抗炎、抗氧化應激等特性成為了靶向腸道預防和治療CVD的重要候選菌株。然而，目前針對LGG與CVD的研究較少且大多停留在動物實驗階段，尚無基于人群的大型臨床試驗證實。另外，目前LGG安全性爭議還在持續(xù)，LGG對CVD的有效性和安全性還需要大型臨床試驗進一步驗證。目前的研究表明，LGG來源的EVs、P40、P75、HM0539、EPS、表層蛋白等在LGG的疾病保護作用中扮演著重要角色，但這些物質(zhì)通過何種機制發(fā)揮疾病的保護作用尚不夠明確。在明確LGG的心血管保護作用的同時，確定LGG產(chǎn)生心血管保護作用的關(guān)鍵成分并揭示其作用機制是未來研究的關(guān)鍵，同時對避免LGG治療相關(guān)不良反應(如菌血癥)也有重要的意義。此外，進一步研究LGG發(fā)揮心血管保護作用的最佳劑量、使用時間和產(chǎn)生的副作用等對未來指導LGG臨床應用至關(guān)重要。完整的益生菌安全性評價體系、嚴格的益生菌治療指南、明確的益生菌作用機制和客觀的益生菌不良反應的描述是未來LGG在臨床廣泛應用前必須滿足的條件。