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新的研究發現，益生菌可以在體內進化，並且有可能變得不那麼有效，有時甚至是有害的。
研究人員正在研究一種菌株 大腸埃希氏菌 (E. 大腸桿菌）在歐洲作為抗腹瀉益生菌出售的細菌發現，這種細菌的 DNA 發生了變化，並且在小鼠腸道中生活幾週後，它們產生了新的功能。
“沒有任何微生物能夠免受進化的影響。”
在某些條件下，益生菌甚至會攻擊宿主，並獲得吃掉腸道保護層的能力。 該層的破壞與腸易激綜合症有關。 小鼠的飲食和腸道細菌群的組成影響了益生菌的進化程度和方式。
這項研究結果發表於 細胞宿主和微生物，表明益生菌並不是一種萬能的療法。 為一個人提供緩解的益生菌可能會演變成對另一個人無效甚至有害。 益生菌與某些人的嚴重感染有關。
“以生物作為藥物”
“如果我們要使用生物作為藥物，我們需要認識到它們會適應，這意味著你放入體內的東西不一定會在幾個小時後出現。”資深作者高塔姆·丹塔斯 (Gautam Dantas) 說道，他是聖路易斯華盛頓大學醫學院的病理學和免疫學、分子微生物學和生物醫學工程教授。
“沒有任何微生物能夠免受進化的影響。 這並不是不開發基於益生菌的療法的理由，而是確保我們了解它們如何以及在什麼條件下發生變化的原因。”
每個人的消化道中都有一個巨大的細菌、病毒和真菌群落，被稱為腸道微生物群。 均衡的微生物群為我們提供維生素、幫助消化食物、調節炎症並控制致病微生物。 食品和膳食補充劑中的益生菌被宣傳為保持健康細菌充足和消化順利進行的方法。
它們還正在開髮用於治療炎症性腸病等嚴重疾病的藥物； 苯丙酮尿症 (PKU)，一種導致神經損傷的代謝紊亂； 壞死性小腸結腸炎，這是一種影響早產兒的危及生命的腸道感染。 與任何其他藥物一樣，基於益生菌的治療必須證明是安全有效的，然後 FDA 才會批准其用於人類。 但當這種療法是一種生物體，在施用後可能會發生變化時，證明安全性和有效性就會帶來特殊的問題。
第一次世界大戰中的細菌
研究人員表示，了解控制消化道進化的原理是創造安全有效的益生菌療法的關鍵一步。 丹塔斯和同事，包括第一作者奧拉·費雷羅（研究生）和內森·克魯克（丹塔斯實驗室的前博士後研究員），轉向了一種益生菌，稱為 E. 大腸桿菌 Nissle 1917。一個多世紀前，該菌株是從一名第一次世界大戰士兵身上分離出來的，該士兵在一場嚴重腹瀉病流行中毫髮無損，這場流行病使他的戰友患病。
為了研究益生菌如何對不同的微生物群落做出反應，研究人員使用了含有四種腸道微生物組的小鼠：一種沒有預先存在的細菌；另一種沒有預先存在的細菌。 另一種細菌數量有限，是不健康腸道的特徵； 正常的微生物組； 以及抗生素治療後的正常微生物組。
研究人員給小鼠餵食益生菌，然後改變小鼠吃的食物，給它們要么是小鼠飼料，模仿小鼠天然飲食的高纖維顆粒；要么是給它們餵食。 高脂肪、高糖、低纖維顆粒，旨在模仿典型的西方飲食習慣； 和西方顆粒加纖維。 五週後，研究人員從小鼠腸道中獲取了細菌，並分析了微生物的 DNA。
“在健康、高度多樣性的背景下，我們沒有捕捉到太多的適應，也許是因為這是尼塞爾習慣的背景，”費雷羅說。 “但你必須記住，我們通常不會對微生物組健康的人使用益生菌。 我們會將它們用於微生物組多樣性低、不健康的病人。 這似乎是益生菌最有可能進化的情況。”
潛在的好消息
丹塔斯和他的同事應用這些發現來設計一種潛在的 PKU 益生菌療法。 苯丙酮尿症患者無法分解苯丙氨酸，苯丙氨酸是許多食物中的蛋白質組成部分。 高苯丙氨酸水平會導致腦損傷，因此 PKU 患者必須嚴格遵守低蛋白飲食。
“這是一個機會，而不是一個問題。”
研究人員將一個基因插入尼塞爾，使細菌能夠將苯丙氨酸降解成一種可以安全地從尿液中排出的化合物。 然後，他們將生物工程細菌給予缺乏苯丙氨酸代謝能力的小鼠。 第二天，一些小鼠的苯丙氨酸水平下降了一半。
此外，研究人員在治療一周後沒有發現工程菌株的 DNA 發生顯著變化，這表明 Nissle 可能可以安全地用作短期內益生菌療法的基礎。
益生菌在具有不同微生物組和飲食的個體中進化和表現不同的發現為基於益生菌的個性化藥物開闢了途徑。
“進化是既定的。 一切都會發展，”丹塔斯說。 “我們不需要害怕它。 我們可以利用進化原理來設計更好的治療方法，並為有需要的人精心定制。 這是一個機會，而不是一個問題。”
關於作者
這項工作的支持來自美國國立衛生研究院、國家科學基金會、肯尼思·雷寧基金會和聖路易斯華盛頓大學的獎學金。
資源： 聖路易斯華盛頓大學
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