使用益生元进行早期免疫调节预防过敏
Taking a prebiotic approach to early immunomodulation for allergy prevention
Expert Review of Clinical Immunology (2017)
DOI 10.1080/1744666X.2018.1411191
Abstract
Introduction: With increasing focus on nutritional strategies to counter the rising global burden of allergic disease, there has been a particular focus on prebiotic nutrients that are selectively utilized by host microorganisms to confer potential immunomodulatory benefits for disease prevention.
Areas covered: In this review we examine maternal and infant dietary sources of prebiotics with a particular focus on non-digestible oligosaccharides, which undergo microbial fermentation by commensal gut bacteria to produce short chain fatty acids (SCFA). We summarize the major proposed health benefits of SCFA in early life immune development, together with the current evidence for maternal and/or infant prebiotic consumption in abrogating the risk of early childhood allergic diseases. Medline searches (to August 2017) for English language papers included prebiotics and SCFA search terms in combination with relevant allergic disease terms.
Expert commentary: The potential beneficial effects of maternal and infant prebiotic consumption for allergy prevention are promising, but still require considerably further investigation through high-quality randomised controlled trials and detailed mechanistic studies. This should be coupled with more research on the biological effects of human milk oligosaccharides (HMO), including their influence on infant immune development, and the maternal nutritional factors that optimise HMO composition and infant outcomes.
由饮食和生活方式变化导致的微生物群变化，是过敏性疾病急剧增加的因素之一。有证据显示，环境因素对免疫功能的影响可以在早期发生——目前全球约有五分之一的婴儿患有湿疹，十分之一的儿童存在食物过敏。
免疫调节营养素尤为重要。在免疫发育的关键阶段，免疫调节营养素对宿主微生物有选择性作用，对母亲和婴儿的免疫功能有直接影响。它们包括益生元、益生菌、omega-3长链多不饱和脂肪酸（PUFA）、硒、锌、叶酸、维生素D、维生素E和其他抗氧化剂。
现有证据表明，肠道微生物群及其集体遗传物质（简称“微生物群”）至少在一定程度上介导了许多免疫调节饮食因素的生物学效应，从而调节免疫功能发育和随后过敏性疾病的风险。
Figure 1. Diet is a key influence on microbiome.
图1. 饮食是影响微生物群的关键因素。
本综述主要聚焦于低聚糖益生元在母婴饮食中的潜在免疫调节和过敏保护作用。
低聚糖益生元抵抗小肠消化后，在结肠内由共生菌（如乳酸杆菌和双歧杆菌）进行微生物发酵，产生短链脂肪酸（SCFA）代谢物，包括醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐。SCFA被结肠上皮细胞吸收，其中丁酸盐主要残留并被上皮细胞利用。丙酸盐和醋酸盐被输送到其他细胞和器官。通过益生元发酵产生的SCFA对肠道粘膜及其他部位的健康都有益处，包括促进粘液生成、改善肠上皮完整性、调节免疫。
最近的研究证实已在健康并正常妊娠的孕妇的脐带血、胎盘、羊水、胎粪和胎膜中检测到细菌DNA，这表明胎儿在子宫内微生物就开始繁殖和发育。虽然这些微生物群的来源尚未确定，但仍有很好的证据表明，通过SCFA经胎盘途径介导，饮食调节孕期母体微生物群可降低后代的过敏风险。另外，也有证据表明母体益生元可以调节母乳成分和细胞因子水平，这为研究孕期和哺乳期母体膳食益生元的潜在作用以及在婴儿配方食品中添加益生元的策略提供了强有力的基础。
目前被研究得最透彻的、能被宿主微生物选择性利用的碳水化合物益生元底物包括：菊粉、低聚果糖（FOS）和低聚半乳糖（GOS）。对于饮食中所需的膳食纤维量，还没有真正的共识；然而有证据显示，每天摄入5-8克菊粉和FOS，会增加粪便中的双歧杆菌水平。目前，GOS主要被添加到婴儿配方奶粉中，而不作为母亲饮食中益生元的来源。
Hogenkamp、Colleges、Fujiwara等人的研究显示，与对照组相比，孕期和/或哺乳期补充母体益生元的后代小鼠过敏性免疫结果降低，过敏症状反应降低。这些临床研究显示了孕期和/或哺乳期补充母体益生元以减少后代湿疹、哮喘和食物过敏性过敏性疾病的可能性。
婴儿膳食中益生元的来源主要包括母乳低聚糖（human milk oligosaccharides，HMO）和婴儿配方食品的益生元补充。
HMO在婴儿结肠内进行发酵，通过促进有益细菌（如双歧杆菌）的生长来影响肠道微生物群的形成，同时还具备帮助抵御病原体、维持屏障功能、调节免疫的作用。
与标准对照配方奶粉相比，添加益生元的婴儿配方奶粉增加了婴儿粪便中的双歧杆菌和乳酸杆菌数量。益生元补充婴儿配方奶粉也被证明能够降低粪便pH值，提高粪便SIgA水平，实现与母乳喂养婴儿相似的生长和粪便特征。
表一（如下）所示的三项随机对照试验研究了添加益生元的婴儿配方奶粉对婴儿过敏性疾病结局的影响。与对照组相比，益生元干预降低了6个月干预期结束时的湿疹发生率。
在另一项实验中，干预组特应性皮炎的累积发病率、复发性喘息、过敏性荨麻疹-龋齿的发生率均低于对照组；医生诊断的整体感染事件也较少，包括上呼吸道感染、下呼吸道感染、中耳炎、胃肠道感染、尿路感染、发热和抗生素使用。
同时，干预组婴儿的总IgE、IgG1、IgG2和IgG3水平显著降低，牛乳蛋白特异性IgG1显著降低，但白喉、破伤风、脊髓灰质炎（DTP）特异性Ig水平不受影响。这表明，添加益生元的婴儿配方食品可以诱导有益抗体，调节对牛奶蛋白的免疫反应，同时保持对疫苗接种的完整反应。
目前，唯一给出使用益生元预防过敏具体建议的机构是世界过敏组织（WAO）。专家组认为益生元可能有净效益（哮喘或反复喘息的风险降低、食物过敏的风险降低、湿疹风险降低）。WAO建议在非纯母乳喂养的婴儿中补充益生元，但纯母乳喂养婴儿除外。专家组强调，这些建议是有条件的，而且确定性很低。
未来5年内的研究，可能包括对母婴微生物群特征的个性化基线分析，从而匹配益生元与益生菌的组合进行个性化补充，以提高SCFA的产量、减少过敏发生。
关键结论:
饮食调节微生物群是调节免疫和降低炎症性疾病风险的重要策略;
益生元和SCFA代谢物改善肠道表位完整性并具有免疫调节作用;
一些专家机构现在建议在婴儿配方食品中使用益生元作为一种预防过敏的低风险策略；
通过营养来调节微生物群，继而改善免疫发育的方法，必须扩展至整个生命周期。
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