一、益生菌的發現
益生菌的發現可以追溯到1908年，當時諾貝爾獎得主Eli Metchnikoff認為保加利亞農民的長壽源於他們對發酵乳製品的消費。「益生菌」一詞最早出現在1965年，由禮來和斯蒂爾韋爾用來描述一種生物分泌的刺激另一種生物生長的物質。Marteau等人在2002年將其定義為「對健康和福祉有有益影響的微生物製劑或微生物細胞組分」。
大量存在於皮膚、口腔和胃腸道的微生物與人體密切相關。共生生物最集中的地方是胃腸道，其表面積超過400平方米。這是僅次於呼吸道的第二大體表面積。
胃腸道擁有豐富的菌群，包括500多種不同的細菌，其中一些具有重要的保健功能，包括刺激免疫系統，保護宿主免受細菌和病毒的入侵，幫助消化。
腸道菌群在出生後迅速獲得，在整個生命中保持相對穩定對人體內環境穩定至關重要。當腸道菌群發育時，這種菌群與宿主的相互作用導致了獨特的腸道免疫系統的進化。
如果使用抗生素、免疫抑制療法和放射療法，會對腸道菌群產生影響。因此，將有益的細菌引入胃腸道可能是重建微生物平衡和預防疾病的一個非常有吸引力的選擇。
二、益生菌的定義
「益生菌」一詞來源於希臘語，意思是「生命」。由糧農組織和世衛組織委託成立的一個專家小組將益生菌定義為「活的微生物」，如果給藥量足夠，會給宿主帶來健康益處。益生菌製劑中最常用的各種細菌屬有乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌、腸球菌、芽孢桿菌和鏈球菌。一些屬於酵母菌的真菌菌株也被使用。
鼠李糖乳桿菌GG（Lactobacillus rhamnosus GG，LGG）是目前臨床上最受關注的益生菌。鼠李糖乳桿菌株已被證明對腸道免疫有有益的影響。它增加腸黏膜中免疫球蛋白A（IgA）和其他免疫球蛋白分泌細胞的數量，刺激幹擾素的局部釋放，促進抗原向底層淋巴細胞的轉運，這有助於提高人體免疫力。
「益生元」是一種不易消化的食品成分，它通過選擇性地刺激結腸中的細菌的生長和/或活性而使宿主受益，從而改善宿主健康。腸道低聚糖是由消化道中存在的低聚糖組成的。益生菌和益生元都在一起，合生元，提高益生菌在胃腸道中的存活率，使其作用更大。
三、益生菌的特性
為了獲得足夠的健康益處，建議每天使用50億個菌落形成單位（5x10 9 CFU/天）。益生菌製劑中使用的微生物應被公認為是安全的，它們能抵抗膽汁、鹽酸和胰液，具有抗癌活性和刺激免疫系統，降低腸道通透性，產生乳酸，能夠在胃部的酸性條件下和十二指腸的鹼性條件下生存。人類食用的主要含有乳酸菌的食物包括發酵乳、奶酪。
四、益生菌的作用機制
關於益生菌的作用，已經研究了幾種機制。
腹瀉：部分乳糖消化和刺激腸黏膜乳糖酶活性被認為是某些類型腹瀉的可能機制。發酵乳工業中使用的乳酸桿菌具有活性β-半乳糖苷酶，可降低乳製品中的乳糖濃度，從而影響輪狀病毒等微生物引起的滲透性腹瀉的嚴重程度。
抗菌：乳酸菌產生多種代謝物，如脂肪酸、過氧化氫、細菌素等，這些代謝物可阻止乳製品中食源性病原體的生長。
抗毒素：益生菌還可以利用酶機制來修飾毒素受體，阻斷毒素介導的病理。益生菌製劑還通過競爭抑制來防止病原體定植。
止瀉：降低腸道pH值、釋放腸道保護性代謝物、調節腸道運動和粘液分泌。
提高免疫力：益生菌與腸道上皮細胞和免疫細胞相互作用，啟動免疫信號。益生菌被證明可以調節免疫球蛋白的產生。分泌型IgA在黏膜免疫中起重要作用，有助於抵禦病原菌和病毒。益生菌和發酵乳酸奶誘導的IgA產生細胞數量的增加是最顯著的特性。
維持腸道穩定：由於益生菌的刺激，某些細胞因子（TNF-αIFN-γ，IL-10）的分布也有所增加。細胞因子的釋放被誘導來上調或下調免疫反應，並維持腸道內穩態。
五、益生菌的應用
益生菌已被證明在各種臨床條件下有效，包括嬰兒腹瀉、壞死性小腸結腸炎、抗生素相關性腹瀉、復發性艱難梭菌性結腸炎、幽門螺桿菌感染、炎症性腸病到癌症、女性泌尿生殖道感染和外科感染。
（一）、腹瀉
益生菌對幾種不同病因的腹瀉有預防和治療作用。許多飲食益生菌微生物（例如鼠李糖乳桿菌GG、L.reuteri、某些乾酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌、Nissle 1917大腸桿菌、某些雙歧桿菌和腸球菌（屎腸球菌SF 68）以及益生菌酵母，可以成功地預防和治療腹瀉。
1、腸道易激惹症候群腹瀉-像現在很多人喜歡吃重口味的火鍋燒烤等生冷辛辣、具有刺激性的食物，但是辣椒裡的辣椒素會劇烈刺激胃腸黏膜，引起腹痛、腹瀉，如果不重視的話還會引發更嚴重的疾病。
2、旅行腹瀉-旅行腹瀉（經常出差或者旅行的人，到了一個新地方後可能不適應當地的飲食和環境，很容易導致水土不服，腸道不適。）是旅客常見的健康投訴。根據目的地不同，旅客腹瀉的發生率從5%到50%不等。對已發表的旅行者腹瀉病例隨機對照臨床試驗進行薈萃分析，結論是，益生菌可顯著預防旅客腹瀉。
3、輪狀病毒腹瀉-各種隨機、雙盲和安慰劑對照研究表明，鼠李糖乳桿菌菌株GG和乳雙歧桿菌BB-12和羅伊氏乳桿菌SD 2222對預防和治療輪狀病毒引起的兒童急性腹瀉具有有益作用。
4、抗生素相關性腹瀉-雖然已開發出具有廣譜活性和較少副作用的新型抗生素，但抗生素相關性腹瀉（AAD）的發病率仍在3.2-29/100住院患者之間。AAD的併發症包括電解質失衡、脫水、假膜性結腸炎和中毒性巨結腸。大量研究證實，益生菌可以預防和治療抗生素相關性腹瀉。
5、放射性腹瀉-一項雙盲、安慰劑對照試驗旨在研究高效益生菌製劑預防癌症患者放射性腹瀉的療效。大約490名接受術後輔助放療的患者，被給予高效益生菌製劑VSL#3或安慰劑。療效終點為放射性腹瀉的發生率和嚴重程度以及每日排便次數。結果是-安慰劑患者比VSL 3患者更多，服用安慰劑的患者出現3級或4級腹瀉的人數多於VSL 3的受試者。因此，益生菌乳酸菌是一種簡便、安全、可行的腫瘤患者放射防護的方法。
（二）幽門螺桿菌
幽門螺桿菌是慢性胃炎和消化性潰瘍的主要病因，也是胃惡性腫瘤的危險因素。基於抗生素的幽門螺桿菌根除治療有90%的有效性。然而，它的成本很高，而且會引起副作用和抗生素耐藥性。對MEDLINE資料庫（1966-2006）中有關幽門螺桿菌和益生菌的研究進行了文獻檢索。研究表明，益生菌具有體外抑制作用，降低了動物體內幽門螺桿菌相關性胃炎，改善了幽門螺桿菌相關性胃炎，而且益生菌治療也減少了幽門螺桿菌治療相關的副作用。
（三）癌症
在腸道腫瘤中，乳桿菌預防或延緩腫瘤發展的方法是，它們與腸道中的致突變化合物結合，並抑制將原癌原轉化為致癌物的細菌的生長。基於乳酸桿菌改變腸道菌群和降低β-葡萄糖醛酸酶和其他致癌物水平的能力，也有人認為乳桿菌降低癌症風險的能力。
最近，發表在柳葉刀上的文章研究顯示，每天攝入一定量的益生菌和益生元可以降低肺癌33%的發病率。
（四）外科感染
在防腐劑和抗生素出現之前，發酵奶被用來治療傷口和抵抗感染。最近的研究顯示益生菌在治療和預防外科感染方面取得了一些成功。研究表明發酵乳桿菌RC-14也能顯著抑制金黃色葡萄球菌感染和細菌粘附在外科植入物上。植物乳桿菌299與燕麥纖維混合使用一周後，感染和胰腺膿腫的發生率顯著降低。此外，這些研究表明，益生菌的作用可以淨化腸道手術前的腸道。
在泌尿生殖道感染中的作用-陰道微生物群的異常使女性容易出現症狀性陰道或膀胱感染。兩個菌株，乳酸桿菌GG（ATCC 53103）和鼠李糖乳桿菌GR-1對泌尿生殖道的定植和保護作用明顯。
乳酸菌代謝的各種副產物對泌尿和陰道病原體具有拮抗作用，它們是抑制粘附的生物表面活性劑；酸、細菌素和過氧化氫抑制生長；而凝聚分子阻止病原體的傳播。在這個方向上，鼠李糖乳桿菌（學名Search/i>和發酵乳桿菌RC-14）作為一種口服自我療法，以恢復和維持泌尿生殖道健康，是預防和治療泌尿生殖道感染的重要步驟。通過降低細菌性陰道病的風險，益生菌也有助於降低嬰兒死亡率和孕婦的早產。
（五）在預防愛滋病和性病傳播方面的作用
乳酸桿菌在調節陰道菌群中起著關鍵作用。有人認為，在陰道菌群的調節中，產生過氧化氫而不是特定種類的乳酸桿菌是必不可少的。這種有毒分子是人體陰道中最有效的局部殺微生物劑。實驗結果表明，高濃度的LB+對愛滋病毒HIV-1有殺滅作用。陰道乳酸桿菌和愛滋病毒HIV血清轉化率之間也存在反向關係。這些研究表明，LB+可能在保護女性免受陰道內某些病原體的侵害方面發揮作用。
（六）抗菌作用
體外研究表明，不同益生菌製劑對幾種病原體具有多種特異性活性，包括單核細胞增生李斯特菌、鼠傷寒沙門氏菌、大腸桿菌、和幽門螺桿菌等。因此，益生菌製劑可能提供原型抗菌物質，這將有助於製藥公司開發新的抗生素。
在口腔念珠菌病中的作用-沒有一種益生菌能完全預防黏膜念珠菌病，但發現動物雙歧桿菌能降低黏膜念珠菌病的發病率和嚴重程度。益生菌還調節抗體和細胞介導的免疫應答對白色念珠菌。因此，本研究表明益生菌通過多種免疫和非免疫機制在預防和治療白色念珠菌感染方面具有生物治療潛力。
（七）危重病中的應用
一些研究表明，益生菌在治療諸如急性胰腺炎等胃腸道疾病方面具有重要的作用。在肝硬化患者中，益生菌已顯示出腦病發病率的降低。此外，還發現使用益生菌可減少肝移植後的感染併發症。它也有助於史蒂文斯-詹森症候群的結腸受累。
（八）牙齦炎
益生菌乳酸菌reuteri減少牙齦炎，減少牙齦出血。
（九）在過敏性疾病中的應用
大多數關於使用益生菌的研究都對特應性溼疹患者進行了評估。此外，益生菌在哮喘等呼吸道過敏中的作用也得到了研究。實驗研究表明，特定的益生菌菌株可能作用於腸黏膜，並可能調節過敏反應。
（十）其他
益生菌有時可以緩解焦慮的症狀。乳酸菌產生的乳酸可作為食品防腐劑、調味劑和乳化劑。
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參考文獻：
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2. Probiotics for Gastrointestinal Conditions: A Summary of the Evidence.Wilkins T, Sequoia J.Am Fam Physician. 2017 Aug 1;96(3):170-178.PMID: 28762696
4. Probiotics in Inflammatory Bowel Disease.Abraham BP, Quigley EMM.Gastroenterol Clin North Am. 2017 Dec;46(4):769-782. doi: 10.1016/j.gtc.2017.08.003. Epub 2017 Oct 3.PMID: 29173520
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