每一天，我们的身体都在经历一场看不见的战争。数十亿计的病菌试图通过口腔、鼻腔、肠道侵入我们体内。它们有的携带毒素，有的擅长伪装，有的能分泌破坏性酶，它们的目标只有一个：在你的体内安家落户，繁衍生息。

但你并非手无寸铁。我们的身体里住着一支由数万亿好细菌组成的军队。它们日夜值守，用各种精妙的武器抵御入侵者。这支军队，就是益生菌。

1953年，德国科学家Werner Kollath首次提出了“probiotic”（益生菌）一词，它源于希腊语，意思是“为了生命”。根据世界卫生组织的定义，益生菌是摄入足够数量时，能对宿主健康产生有益作用的活性微生物。

那么，益生菌究竟是怎么保护我们的？它们用什么武器来对抗病原菌呢？

第一件武器：抢占高地

1、堵住敌人的登陆场

病原菌要想感染人体，第一步必须是登陆，它们需要附着在肠道上皮细胞表面的特定受体上。一旦站稳脚跟，它们才能繁殖、释放毒素、引发疾病。

益生菌的应对策略简单而有效：抢先占领这些黏附位点。这就像一场抢座位的游戏，当益生菌已经占据了所有位置，病原菌来了也只能站着干瞪眼。

益生菌表面有多种武器可以帮助它们黏附：

• 脂磷壁酸：帮助益生菌与肠道上皮受体结合

• 黏蛋白结合蛋白：专门抓住肠道黏液中的黏蛋白

• 纤连蛋白结合蛋白：增强与宿主细胞的结合能力

• 表层蛋白：一种覆盖在细菌表面的外套，不仅作为结构成分参与对抗致病菌的致病相互作用并促进细菌黏附在各种表面，还通过与宿主肠道受体的相互作用诱导免疫应答

2、切断敌人的粮草

除了抢占地盘，益生菌还会和病原菌争夺粮草。

肠道中的营养物质是有限的。最典型的争夺对象是铁，几乎所有细菌的生长都离不开铁，但体内可用的铁非常有限。

某些益生菌可以有效地捕获铁，让病原菌无铁可用。这就像在战场上切断了敌军的补给线，敌军不是被打死的，而是被饿死的。

第二件武器：化学战

益生菌不仅能抢，还能打。它们会生产多种化学武器来直接杀伤或抑制病原菌。

1、有机酸

所有乳酸菌都能产生乳酸，而异型发酵乳酸菌（如干酪乳杆菌、植物乳杆菌）还能产生乙酸。

这些有机酸是亲脂性的，能直接穿过病原菌的细胞膜。进入细菌内部后，它们在偏中性的细胞质中释放氢离子，导致胞内pH骤降、膜电位紊乱，最终杀死病原菌。

2、短链脂肪酸

短链脂肪酸（主要是丁酸、丙酸和乙酸）是益生菌的重武器，它们是发酵膳食纤维产生的，不仅能降低肠道pH值、抑制病原菌，还能通过血液循环到达全身各处。

到了肺部，短链脂肪酸能增强肺上皮屏障，减少促炎细胞因子的产生，预防肺部炎症；到了肝脏，它们能调节糖脂代谢、增强胰岛素敏感性，减轻肝脏炎症；到了肾脏，它们能抑制炎症通路，减少氧化应激，预防肾脏损伤；到了大脑，它们通过肠脑轴影响神经功能和情绪。

3、过氧化氢

乳酸菌在有氧条件下会产生过氧化氢。在过氧化氢的存在下，超氧阴离子可产生羟基自由基，破坏病原菌的细胞膜、核酸和蛋白质，这是一种广谱的抗菌武器，对酵母菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有效。

4、细菌素

细菌素是益生菌生产的精确制导武器。与抗生素不同，细菌素的作用范围更窄、更有针对性，只针对特定的有害菌，对有益菌影响很小。它的作用方式是在病原菌的细胞膜上打孔，导致细胞内容物泄漏而死亡。最有名的是乳酸链球菌素（Nisin），由乳酸乳球菌产生，已被美国FDA批准作为食品防腐剂。

除了对致病菌引起的感染有效外，细菌素对保持人类肠道内强健和平衡的肠道菌群也有重要作用。它通过选择性地抑制有害细菌，同时支持有益微生物的生长，对肠道微生物稳态有重要贡献。

5、二氧化碳和双乙酰

异型发酵乳酸菌产生的二氧化碳能够破坏细胞膜和调节pH值而发挥抗菌作用；双乙酰对食源性致病菌和腐败微生物具有很强的抑菌活性，与革兰氏阳性微生物相比，它对革兰氏阴性细菌、酵母和霉菌尤其有效。

在革兰氏阴性菌中，双乙酰能与细菌中负责结合精氨酸的蛋白质发生反应，干扰精氨酸的利用，而精氨酸是细菌能量代谢和蛋白质合成等关键过程所需的关键氨基酸，因此这种干扰会阻碍这些细菌的生长和生存能力。

此外，乳酸菌还会产生抗真菌环二肽，苯甲酸，苯基乳酸，甲内酰脲，3-羟基脂肪酸，甲羟戊酸内酯等其他低分子量抗菌化合物，这些化合物对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌和酵母具有抗菌活性。

第三件武器：加固城墙

肠道是人体最大的免疫器官，它的屏障功能是抵御病原菌的第一道防线。益生菌可以从三个方面加固这道城墙：

• 加固黏液层：肠道上皮细胞间的杯状细胞分泌黏蛋白，形成一层凝胶状的黏液屏障，这是病原菌到达上皮细胞必须经过的保护屏障。益生菌能够刺激杯状细胞分泌更多黏液，让这道城墙更厚更牢。

  
  

• 增强紧密连接：肠道上皮细胞之间有紧密连接蛋白，就像城墙砖块之间的水泥。益生菌能增强这些蛋白的表达，防止细菌和毒素通过细胞间隙进入体内。

  
  

• 分泌防御素：益生菌能刺激肠道上皮细胞分泌β-防御素等抗菌小肽，在黏液层中建立一道化学防线。

同时，益生菌还能促进分泌型IgA的产生。IgA是黏膜免疫的核心抗体，它能在肠道表面结合并中和病原体，阻止它们入侵。

第四件武器：训练军队

益生菌不仅是战士，还是教官，它们能训练免疫系统，让它变得更强大、更聪明。

• 通过M细胞上课

肠道中有一类特殊的微皱褶细胞（M细胞），它们能捕获益生菌抗原，并将其呈递给肠壁中的派尔集合淋巴结，这里是肠道免疫系统的指挥中心。例如，干酪乳杆菌就可以通过这条途径，激活巨噬细胞和树突状细胞，启动免疫反应。

• 通过模式识别受体发信号

益生菌能被肠道上皮细胞和免疫细胞表面的模式识别受体识别。比如，TLR2主要识别革兰氏阳性菌（大多数益生菌都是革兰氏阳性菌）的肽聚糖和磷壁酸。这种识别会触发细胞内信号级联，激活先天免疫。

• 培养和平卫士

益生菌能促使初始CD4+ T细胞分化为调节性T细胞，它们是免疫系统的和平卫士。这些细胞会分泌IL-10和转化生长因子-β（TGF-β），抑制过度的炎症反应，防止免疫系统用力过猛而伤害自身。

第五件武器：远程通信

益生菌不仅能保护肠道，还能通过肠脑轴影响我们的大脑和情绪。

1、影响小胶质细胞

小胶质细胞是中枢神经系统的常驻免疫细胞，在大脑发育和神经免疫相互作用的调节中起着关键作用。益生菌产生的短链脂肪酸可以调节小胶质细胞的发育和功能，影响中枢神经系统的免疫稳态。

2、调节应激反应

下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴）是人体应对压力的核心通路。在压力下，下丘脑被激活，导致促肾上腺皮质激素释放激素的产生。这种激素向脑垂体发出信号，产生促肾上腺皮质激素，随后激活肾上腺产生皮质醇。

皮质醇水平升高可能会对中枢神经系统产生有害影响。因此，在持续的压力下，身体会产生过多的皮质醇，从而导致记忆和其他认知功能的问题以及情绪的恶化。

某些益生菌能够显著降低HPA轴对慢性应激的反应，减少皮质醇的过度分泌，从而缓解焦虑和压力。

3、产生神经递质

益生菌也可以帮助肠道内神经递质的合成，一些益生菌菌株可以影响5-羟色胺、γ-氨基丁酸和多巴胺水平，进而影响情绪、行为、肠道蠕动和应激相关机制。

肠道中约90%的5-羟色胺是由肠道菌群调控的。短链脂肪酸能刺激肠嗜铬细胞中色氨酸羟化酶的表达，促进5-羟色胺合成。短双歧杆菌已被证实能通过这一机制减轻焦虑和抑郁样行为。益生菌除了通过产生短链脂肪酸间接影响5-羟色胺合成外，一些益生菌，如植物乳杆菌，也可能直接产生5-羟色胺。

儿茶酚胺是一类生物胺，包括多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素，除了对心血管系统有影响外，还对学习和记忆等认知过程有影响。肠道菌群负责在肠道中产生游离儿茶酚胺。此外，肠道菌群被认为是去甲肾上腺素的来源，它也支持许多生物胺的吸收系统。

乳酸菌也是产γ-氨基丁酸的主要细菌群。通过增强突触可塑性和神经元兴奋性，γ-氨基丁酸和谷氨酸作为神经递质在大脑的正常功能中发挥着重要作用，并改善认知功能，比如记忆和学习。

此外，短链脂肪酸也能影响大脑中脑源性神经营养因子（BDNF）的表达，BDNF对神经元的存活和最佳功能至关重要，较低的BDNF水平与焦虑和抑郁症状的增加有关。

第六件武器：抗氧化

益生菌可以通过产生超氧化物歧化酶等抗氧化酶以及丁酸、谷胱甘肽和叶酸等代谢物来发挥其抗氧化能力和对抗有害氧化剂。由于氧化应激在阿尔茨海默氏症、帕金森病等各种疾病的形成中起着重要作用，通过产生抗氧化酶和代谢物来减少氧化损伤对改善这些疾病是有益的。总之，益生菌的抗氧化潜能是其缓解氧化应激和预防氧化应激相关疾病的重要机制。

第七件武器：切断敌军通讯

• 抑制鞭毛运动：各种细菌病原体的毒力取决于鞭毛，因为这些结构帮助细胞向化学梯度移动，这使得细胞通过黏附和随后的渗透附着在真核细胞上。益生菌可以通过分泌除细菌素以外的抗菌因子，如乳酸，抑制肠道病原体的鞭毛运动，使其失去侵袭能力。

  
  

• 抑制细菌毒素表达：一些致病菌，比如霍乱弧菌和百日咳杆菌，能够在细胞外生长和繁殖，它们不一定需要进入人体细胞。这些细菌通过附着在上皮表面并随后向其分泌毒素而引起目标组织的感染。益生菌可以通过酶解毒素受体、在细胞壁上捕获毒素、减少毒素合成等多种方式中和或抑制毒素的产生来减轻细菌的毒力，从而保护宿主组织免受毒素介导的损伤。

  
  

• 干扰群体感应：细菌之间通过一种叫做“群体感应”的通信系统，通过产生、识别和响应称为自诱导剂的化学信号来协调它们的行为。某些益生菌可以通过减少自诱导剂的产生来破坏细菌群体感应，从而下调毒力基因，增强宿主肠道防御。比如m嗜酸乳杆菌的细胞提取物可抑制艰难梭菌的群体感应，特别是通过降低自诱导剂AI-2的产生，这导致关键的毒力基因的表达减少，这些基因是艰难梭菌毒素合成所必需的。

益生菌的战场——从肠道到全身

凭借这七件武器，益生菌在多种疾病防治中展现了潜力：

1、炎症性肠病

炎症性肠病是一种以消化系统炎症为特征的持续性疾病，包括溃疡性结肠炎和克罗恩病两种类型。炎症性肠病的发生与肠道菌群失调密切相关。益生菌通过多种机制改善症状：

• 激活调节性T细胞和抑制促炎细胞因子来调节肠道免疫反应；

• 通过竞争性排斥病原体和分泌抗菌物质，调节肠道菌群平衡；

• 增强紧密连接蛋白表达来改善肠道上皮屏障功能；

• 通过产生抗氧化物质减少氧化应激。

2、癌症

肠道菌群失调会导致蛋白质发酵增加，产生氨、硫化物、酚类等致癌代谢物，从而增加肠道炎症和结肠癌风险。

益生菌可以通过多种机制在癌症的预防和治疗中发挥作用：

• 诱导肿瘤细胞凋亡，降低细胞增殖；

• 增强上皮屏障功能；

• 免疫调节，增强抗肿瘤免疫反应；

• 产生短链脂肪酸，丁酸通过抑制组蛋白去乙酰化酶，增加组蛋白H4上赖氨酸16的乙酰化，从而激活肿瘤抑制基因的转录。

3、过敏性疾病

婴幼儿期肠道菌群的多样性和组成，对免疫系统的发育有着深远的影响。肠道菌群失调可能导致异常免疫反应，引发哮喘、过敏性鼻炎、湿疹等过敏性疾病。

益生菌可以通过产生短链脂肪酸来减少过敏反应。短链脂肪酸可以促进初始T细胞分化为调节性T细胞，增加IL-10和TGF-β等抗炎细胞因子的产生，抑制IL-4、IL-5、IFN-γ等促炎细胞因子，从而维持免疫平衡和减轻过敏反应。

4、皮肤健康

近年来研究发现，肠道环境与多种皮肤状况之间存在显著关联。皮肤菌群也可以影响宿主的炎症反应，并在皮肤稳态中发挥作用。益生菌提供了许多积极的好处，包括产生短链脂肪酸（尤其是丁酸），通过降低皮肤pH值来抑制有害微生物的生长和增殖，同时塑造皮肤菌群，刺激皮肤免疫防御机制，保护皮肤免受感染和紫外线辐射。

5、降低胆固醇

体内的胆固醇平衡主要由肝脏和肠道控制。肝脏负责胆固醇的合成、胆盐的生成（胆盐是消除胆固醇的主要形式）、血液中脂质（如极低密度脂蛋白）的释放、胆固醇的产生和储存。

不同益生菌菌株通过多种途径发挥降胆固醇作用：

• 发酵不可消化碳水化合物产生丙酸，抑制肝脏胆固醇合成；

• 将胆固醇直接同化到益生菌细胞膜中；

• 通过胆盐水解酶解离胆汁酸，使胆固醇与之共沉淀；

• 将胆固醇酶促转化为不易吸收的粪甾醇，随粪便排出；

• 抑制肠道胆固醇转运蛋白基因的表达；

• 调节整体脂质代谢。

6、其他应用

益生菌还被广泛应用于肥胖、细菌性结膜炎、口腔念珠菌病、尿路感染、糖尿病、抗病毒（包括新冠病毒）以及精神健康（抗抑郁）等多个领域。

理性看待益生菌

1、菌株特异性：不是所有益生菌都一样

这是理解益生菌最重要的一个原则。

例如，罗伊氏乳杆菌SD2112和罗伊氏乳杆菌RC-14之间就存在显著的遗传和功能差异。罗伊氏乳杆菌SD2112促进肠道健康的机制包括产生罗伊氏菌素，这是一种有效抑制胃肠道系统有害病原体生长的有机化合物；而罗伊氏乳杆菌RC-14缺乏产生罗伊氏菌素的能力，但该菌株能够产生生物表面活性物质，在抑制细菌黏附机制中起关键作用。

因此，很明显，并不是一个特定物种中的所有细菌都具有相同的特征，它们对生物体的影响也可能有很大的不同。

2、面临的挑战

• 个体差异：每个人的肠道菌群都是独一无二的，同一种益生菌在不同人身上的效果可能天差地别。

• 存活率问题：益生菌必须活着到达肠道才能发挥作用，但胃酸和胆汁的杀伤力巨大。

• 定殖能力：大多数益生菌是过客，不会永久定殖在肠道中，需要持续补充。

• 剂量问题：不同产品、不同菌株的有效剂量可能差异很大。

3、安全考虑

对于健康的普通人来说，益生菌通常是安全的。但对于免疫缺陷患者、重症患者、早产儿等特殊人群，益生菌可能带来感染风险，应在医生指导下使用。

结束语：拿起细菌的武器

几千年来，人类一直在食用发酵食品，包括酸奶、泡菜、纳豆、奶酪等等，但我们并不真正理解它们为什么对身体有好处。现在，科学正在给出答案。

益生菌的七件武器——抢占高地、化学战、加固城墙、训练军队、远程通信、抗氧化、切断敌军通讯，每一件都是亿万年进化打磨出的精妙策略。

它们不是药物，却比许多药物更聪明，它们不会无差别地地毯式轰炸，而是精准地识别敌我、有策略地对抗病原菌、有智慧地训练你的免疫系统。

更重要的是，这些好细菌一直在你的体内，你只需要善待它们：多吃膳食纤维（它们的军粮），适量摄入经过科学验证的发酵食品，减少不必要的抗生素使用，保持健康的生活方式。

拿起细菌的武器，守护身体的安宁，从喂养你肠道里的好细菌开始，毕竟，它们才是你一生中最忠实的盟友。

参考资料：Entezami A, Zarrini G. The Science behind Probiotics: Exploring their Mechanisms and Therapeutic Potential. Probiotics Antimicrob Proteins. 2026, 18(4): 5013-5036.