食品調節腸道菌相及免疫調節機能

叢變動的主要因素，嚴重會影響腸道的正常功能(Gibson et al.,1995)。

腸道微生物的功能有幫助消化宿主未消化的物質和宿主產生的物質，如黏多 帶來健康效益的活微生物」(Guarner et al., 1998)，益生素則被定義為「為無法消化 的成分，食用後可選擇性刺激某一些原本就存在宿主腸道的細菌族群的生長和活 性進而為宿主帶來健康效益」(Gibson et al., 1995; Schrezenmeir et al., 2001)，合菌 素則被定義為「包含益生菌和益生素」的食品(Gibson et al., 1995)，這些食品補充 物對宿主腸道和腸道免疫系統具有許多複雜的影響，並在許多和腸道免疫系統相 關疾病有改善效果。

最常被使用的益生菌為 Lactobacillus 和 Bifidobacterium，主要藉由幾種方式以

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調節宿主腸道菌相：與病原菌競爭排除作用、產生抗生素及有機酸，降低 pH 值等。

例如腸道內菌叢大致可分為游離族群、腸道內容物顆粒結合族群及腸壁組織結合 族群三種，而 Bifidobacterium 等乳酸菌即屬於腸壁組織結合之族群微生物，其可 定殖於腸道，抑制外來微生物於腸道內增殖(Fuller and Brooker, 1973)，而益菌為了 平衡腸道菌相並抑制病原菌的滋生會藉由：(1)營養分的競爭：在腸道有限的結合 位置下，當益菌較多時會與病原菌競爭腸道中的養分，使其無法在腸道中增殖；(2) 腸道上皮細胞附著點的競爭：益菌會與病原菌競爭腸道上皮細胞的附著位置，使 其無法在腸道附著增殖；(3)凝集吸附排除：有些益菌會將病原菌包覆起來，使其 無法附著在腸壁上，並隨消化物排出體外(Fuller, 1989;林與江, 1996; Spring, 1997)。

益生菌在發酵過程中亦會產生部分具有抑菌作用代謝物質，有助於腸道菌相之平 衡，例如有機酸(Misra and Kuila, 1992)、過氧化氫(Dahiya and Speck,1968; Condon, 1987)、殺菌素(bacteriocin) (Klaenhammer, 1993; Abee et al., 1995)、天然殺菌素 Reuterin (Axelsson et al.,1989; Paul Ross et al., 2002)、聯乙醯(diacetyl) (Jay, 1983;

Kang and Fung, 1999)及抗生素(如 reuterocyclin) (Ganzle et al., 2002; Holtzel et al., 2000)等。這些抑菌物質功能各異，除直接與害菌作用外，亦藉降低腸道 pH 值來 減少害菌之增殖。例如 Lactobacillus 也能藉著產生像殺菌素(bacteriocin)來抑制微 生物生長或產生黏液素(mucin)去阻礙病原分子的黏附(Forestier et al., 2001; Mack et al., 1999)。

益生菌對宿主免疫系統的調節，主要是藉由益生菌的組成成分(如細胞壁)透過 腸道上皮細胞和 M 細胞進入腸道屏障以調節先天型及後天型免疫--對先天型免疫 的調節：益生菌可增加自然殺手(natural killer)細胞的細胞毒殺能力和巨噬細胞的吞 噬作用(Delcenserie et al., 2008)，並增加一氧化氮(oxygen oxide)合成(Kengatharan et al., 1996)；對後天免疫的調節：促進 B 細胞產生 IgA，增加黏附腸道中的抗原以抑 制其進入腸壁內(Delcenserie et al., 2008)。例如研究指出 Lactobacillus 可以藉由其 細胞壁刺激宿主巨噬細胞的活化以引發宿主免疫反應(Tannock, 1997），而

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Lactobacillus rhamnosus GG 亦發現可在孩童身上藉由刺激 IgA 產生以顯著降低輪 狀病毒( rotavirus)再感染率並降低腹瀉次數和時間(Kaila et al., 1995)。

益生素主要有菊醣(inulin)、半乳寡醣(galacto-oligosaccharides, GOS)、果寡醣 (fructo-oligosaccharides, FOS)等，它們都具有不被人體消化代謝，且選擇性刺激腸 道益菌生長的特性。益生素調節免疫的機制尚未清楚，目前認為主要有幾種：促 進腸道Lactobacillus屬的生長，使消化道相關的淋巴系統被活化(Manning and Gibson, 2004)、促進腸內細菌發酵產生一種短鏈脂肪酸(short chain fatty acid, SCFA) 丁酸(butyrate)產生，使許多跟能量代謝和發炎相關的基因表現(Vanhoutvin et al., 2009)和調控腸道障壁的緊密蛋白(tight junction protein)集結(Peng et al., 2009)、促進 另一種短鏈脂肪酸乙酸(acetate)及丙酸(propionate)產生，促進許多免疫相關基因表 現，如細胞激素IL-10( Kiefer et al., 2006)。

豆類食品亦為益生素的重要的傳統食物來源，包括黃豆、菊糖(例如洋姜 (Jerusalem artichok)，豆薯(jicama)，和菊苣根(chicory root)、天然燕麥，未精製小 麥，未精製大麥，雪蓮果(yacon)。黃豆中主要的寡糖是棉子醣(raffinose)和水蘇醣 (stachyose)，先前研究指出這些醣類可促進Bifidobacterium infantis的生長，但不會 促進Escherichia coli、Streptococcus faecalis、Lactobacillus acidophilus的生長(Tamura Z. ,1983)。

合益素即結合益生菌和益生素的食品，其可刺激食品中所含的益生菌的存活 同時亦刺激腸道中的益菌存活。合益素通常為結合菊醣或FOS及Lactobacillus acidophilus、Bifidobacterium lactis 或Lactobacillus casei等益生菌，並透過上述益生 菌及益生素的機制以促進免疫調節功能。人體研究指出，藉由分析糞便菌相，發 現餵食孩童L. rhamnosus GG和GOS，可顯著增加腸道中L. rhamnosus數量和腸道內 生的Bifidobacteria和Lactobacilli數量(Piirainen et al., 2008)。人體的母乳乳汁亦被視 為一種合益素，其內含有多種寡醣和產乳酸細菌，研究指出，餵食母乳可影響嬰 兒的腸道菌叢內生性細菌建立，和餵食母乳替代品的嬰兒相比，餵食母乳的嬰兒

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的糞便中也含有較多Bifidobacteria屬細菌(Heyman et al., 2002)。