在工业发达的今天，重金属污染日益严重，人为活动以及现代工业化都增加了人体接触重金属的机会。此外，重金属不可降解且极易在人体器官中积累而对人类健康产生不利影响[1-2]。铅（Pb）是环境中常见的有毒重金属，对动植物都有着强烈的毒害作用[3]。由于铅不能被自然环境降解，不可避免地会通过食物链威胁人类健康，慢性铅中毒已成为严重危害人类健康的公共卫生问题[4-5]。铅可广泛分布于体内，并通过与巯基及其他亲核官能团结合，干扰几个生化过程和代谢活动，从而造成氧化应激，对生物体产生毒性效应[6]。铅被国际研究机构确认为人类致癌物，其会造成血液、肝脏、肾、肺、神经、心血管、肌肉骨骼及生殖系统的功能障碍[7-8]，铅毒性及其减除是一个经过反复研究探讨的问题，然而，对铅暴露的完全控制和预防似乎仍远未达到预期。

重金属中毒常采用螯合疗法，且铅螯合疗法已经得到验证。例如，使用二巯基丁二酸[9]及依地酸二钠钙[10]作为螯合剂治疗铅毒性。但是对于重金属毒性的治疗，螯合疗法可能带来较为严重的副作用，而其他传统的重金属解毒、清理策略成本较高，并可能带来健康问题[11-13]，所以有必要针对铅中毒寻找合适的新疗法。使用益生菌去除重金属毒性是一种新兴、廉价的治疗方式，通过加入益生菌的饮食策略治疗重金属中毒十分有前景，日常饮食中摄入相关营养成分缓解、治疗铅中毒，简单经济，并可克服螯合疗法等方法的不足[1,11]。

益生菌是活的、有益的非致病性微生物，当给予足够的剂量时，有益于宿主的健康[14]。益生菌具备增强宿主免疫力、调节肠道菌群及调节宿主代谢等多种功能，在肠胃疾病治疗[15-16]、致病菌感染抑制[17-18]及精神健康干预[19-20]等方面均有作用。过去数年间，已有研究报道了益生菌对铅毒性的治疗作用，使用益生菌实现对铅毒性的治疗是一个非常可行的方案[21-23]。

之前的研究已经证明，植物乳杆菌CCFM8661具有结合铅、促进小鼠铅排泄及减轻铅引起的氧化应激、组织损伤的作用，是一株具有良好铅毒性保护作用的菌株[24-26]。但是对于该菌株的铅毒性保护作用研究仅局限于体外及动物模型，其在人体内的作用尚不清楚。本实验针对益生菌缓解铅中毒这一问题，对已经证明具有铅毒性保护作用的植物乳杆菌CCFM8661进行进一步研究，评价其在人体内的铅毒性保护作用。

1、材料与方法

1.1材料与试剂

植物乳杆菌CCFM8661菌粉（2 g/条，109CFU/条）、安慰剂（主要成分为麦芽糊精，外观、规格等与植物乳杆菌CCFM8661菌粉相同）由江苏省微康生物科技有限公司加工生产；粪便采样管等实验耗材购自南通市海之星实验器材有限公司。

1.2仪器与设备

SAVANT RVT400冷冻蒸汽阱美国Thermo Fisher Scientific公司；Mi Seq测序仪美国Illumina公司；ME3002E电子天平梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；5424R台式高速离心机德国Eppendorf股份公司。

1.3方法

1.3.1实验设计

本研究在中国湖南一铅污染严重地区进行，经过分析，该地区存在食源性重金属铅暴露情况。本研究对自愿进行菌粉试食的人群进行体检，在坚持食用益生菌制品一段时间后再次进行体检并采集粪便和血清样品。

本研究采用双盲、随机、对照评价。实验方案经过受试县第一人民医院伦理委员会批准实施（项目伦理审查编号：201801），同时在中国临床试验注册中心登记（登记编号：ChiCTR1800015066）。实验共计14周，其中实验前2周准备实验物资和体检所需材料，植物乳杆菌CCFM8661干预时间为90 d。

本研究方案符合赫尔辛基宣言的要求，研究风险不大于日常生活或心理测试的风险，并在实验开始前，经过了受试县第一人民医院伦理委员会批准认定。本研究相关内容以书面形式告知受试者。

1.3.2人群招募与纳入、排除标准

本实验在临床受试地点随机招募45～60岁常住居民，共计招收60名，男女均衡，身体质量指数在18.4～28.0之间。有以下情况不予招收进组：1）近期有呼吸道和/或肠道感染及其他消化道疾病；2）有慢性病或重大疾病的既往史；3）近一周服用药物；4）近3个月内服用抗生素和益生菌制品（包括长期食用酸奶和益生菌饮料）。

1.3.3采样与检测

60名受试者随机分为两组：益生菌组（服用植物乳杆菌CCFM8661菌粉）及安慰剂组，每组30人。每组给予益生菌或安慰剂服用90 d。干预方式为温水冲服产品，服用剂量为每人每天服用1条菌粉产品（每人每天服用109CFU益生菌）。

本研究共进行两次采样及体检，在实验开始时（服用益生菌产品的前1 d）及服用益生菌产品90 d后各采集一次样品并进行体检。体检项目包括血常规、尿常规、血清生化（含微量元素检查）、肝胆肾彩超等。采集的样品包括全血样本及粪便样本。取采集的全血样品500μL左右，加入到含有2 mL浓硝酸的溶解罐中冷消化过夜，然后使用微波消解系统进行完全消解。用去离子水将所得消解液定容至10 mL，按需稀释消解液并过滤，采用电感耦合等离子体-质谱法测量铅含量。

1.4数据统计

使用SPSS(V23）软件进行统计分析。在进行单因素方差分析之前，对所有数据进行方差同质性和正态分布分析，然后进行Tukey事后多重比较检验。实验结果以表示。P<0.05，差异显著。

2、结果与分析

本研究共招募受试人群60人，其中17人因中途未服用益生菌、服用干扰药物及失联等原因而排除，脱落率为28%。最终完成实验43人，其中益生菌组20人（男∶女=6∶14）；安慰剂组23人（男∶女=10∶13）。研究基于完成实验的43人进行结果分析，43人的基本情况如表1所示。

表1完成实验人员的基本情况

Table 1 Basic information of the volunteers recruited for this study

2.1植物乳杆菌CCFM8661对血铅含量的影响

人体接触铅后，血铅含量会显著增加，血液样本容易获得且分析亦不复杂，故本研究以血铅作为生物监测。血铅含量主要反映近几个月内的铅接触情况。如图1所示，大部分的受试者血铅质量浓度均处于低于100μg/L的水平，但是未受试前受试者的整体血铅水平（益生菌组（88.90±31.20）μg/L、安慰剂组（89.57±20.02）μg/L）处于较为接近轻微铅中毒的水平；而在干预过后，益生菌组的血铅水平为（65.25±21.56）μg/L，出现明显下降，安慰剂组血铅水平（（92.83±30.43）μg/L）未出现明显的改变。

图1受试人群血铅含量变化

相同时间字母不同表示组间差异显著（P<0.05）。

2.2植物乳杆菌CCFM8661对受试者血细胞的影响

人体血细胞占血液的45%，在人体免疫、止血凝血及氧气运输等方面具有重要的作用，通过检查血细胞的形态、数量等可判断血液状况、预测疾病[27]。通过这些指标分析植物乳杆菌CCFM8661在铅暴露人群人体健康方面的影响。如表2、3所示，血细胞的3种组分——白细胞、红细胞及血小板的相关指标在益生菌干预前后及益生菌与安慰剂组间均不存在显著差异。

表2植物乳杆菌CCFM8661对受试者白细胞的影响

表3植物乳杆菌CCFM8661对受试者红细胞及血小板的影响

2.3植物乳杆菌CCFM8661对受试者血生化的影响

如表4所示，样品受试前后及益生菌与安慰剂组间血液中谷丙转氨酶、谷草转氨酶、总胆固醇及总胆汁酸的水平均未发生明显变化；而总胆红素则在益生菌受试前后以及益生菌组与安慰剂组出现显著差异：益生菌组在服用CCFM8661 90 d后，其总胆红素浓度出现降低的现象，且无论是自身前后相比还是与安慰剂组相比，这种降低都具有显著性。

表4受试人群血液中部分代谢物含量的变化

血清总蛋白在机体中具有重要的生理作用。如表5所示，植物乳杆菌CCFM8661干预前后，受试者的血清总蛋白和血清球蛋白含量显著下降，而安慰剂组的血清总蛋白、球蛋白含量没有显著变化；两组的血清白蛋白含量在干预前后均没有显著变化。

表5受试人群血清蛋白含量变化

尿素、尿酸及肌酐可以反映机体的肾功能状况。如表6所示，受试者在服用益生菌90 d后，尿素浓度显著降低，尿酸浓度基本无变化，而血清的肌酐浓度尽管没有显著变化，但存在着整体降低的情况。

表6受试人群尿素、尿酸及肌酐含量变化

益生菌干预对其他指标（如血糖、血甘油三酯及部分尿常规指标等）的影响如表7所示，结果表明这些指标在两组干预前后均没有显著差异（P>0.05）。

表7植物乳杆菌CCFM8661对受试者其他指标的影响

2.4植物乳杆菌CCFM8661对受试者血中元素水平的影响

研究分析了受试者血清铜、锌、钙、镁及铁元素含量的变化，结果如表8所示。安慰剂组与益生菌组的5种元素水平在干预前后均出现了显著差异（P<0.05），但是在同一时间阶段，两组间并无显著差异（P>0.05）。

表8植物乳杆菌CCFM8661对受试者血中元素含量的影响

3、讨论

益生菌被广泛报道具有缓解重金属毒性的作用，如铅、镉及铝等。尽管动物实验已证明益生菌能够减少机体铅吸收，并降低血铅浓度。但目前可以证明益生菌摄入能够减少铅暴露人群铅吸收量的临床试验结果不多。本研究通过使食源性铅摄入人群每日服用含植物乳杆菌CCFM8661的菌粉90 d，发现植物乳杆菌CCFM8661能够有效降低食源性铅摄入人群的血铅含量，受试者从接近轻微铅中毒的水平降低到了较为安全的水平，而安慰剂组受试者血铅水平在受试前后无显著差异。

本研究在人体受试后，分析了受试者血细胞、血生化及血清钙、铁等元素含量等指标的变化情况。通过这些指标分析植物乳杆菌CCFM8661在铅暴露人群人体健康方面的影响。结果显示，尽管血小板数目及血小板压积指标存在一定的差异，但是这种差异仅存在于安慰剂-90 d组，而益生菌服用前后并不存在差异，故可认为这种差异并非是益生菌服用导致，而是志愿者的个体差异造成。血细胞的结果表明，服用植物乳杆菌CCFM8661并不会明显改变人体血细胞的状况。益生菌干预对血甘油三酯及尿常规等指标并没有显著影响，表明益生菌对人体是安全的。

除了血细胞之外，血液中含有的各种代谢物对人体健康也具有重要影响，分析这些代谢物的含量状况也能对人体健康进行评估。谷丙转氨酶、谷草转氨酶广泛存在肝脏、肾脏、胰、脾脏等组织的细胞及血清中，且这两种物质在肝脏中的含量均较高。当肝脏细胞受到损伤时，谷丙转氨酶和谷草转氨酶就会释放到血液中，造成血中含量的升高，故这两种物质在一定程度上可以反映肝脏的健康状况[28-29]。本研究结果显示，益生菌服用与否均不会导致谷丙转氨酶、谷草转氨酶含量的显著变化，这反映了服用植物乳杆菌CCFM8661并不会对受试者的肝脏功能造成负面影响。胆红素是血红素分解代谢产生的一种物质，具有一定抗氧化应激的作用，但它也是一种潜在的神经毒素；通常认为胆红素可以反映肝脏的健康状况，胆红素发生变化，提示人体肝脏功能可能发生了变化。本研究中，服用益生菌后，胆红素出现下降，可能预示受试者肝脏功能或者机体抗氧化应激状况发生了变化。在本研究中，胆红素的变化是在其血液含量参考范围内的变化，同时，谷丙转氨酶、谷草转氨酶的含量未发生显著变化也提示肝脏功能可能并未发生损伤，故胆红素含量发生变化可能不是肝脏变化引起的。有研究认为血清胆红素浓度的轻度升高可预防与氧化应激增加、免疫反应夸大和代谢功能障碍相关的疾病[30]，而铅对机体造成损伤的一种重要方式就是引发机体的氧化应激，在本研究中血清胆红素浓度下降可能与机体的抗氧化应激状况发生变化有关。这种作用可能的机制是植物乳杆菌CCFM8661减除受试者体内的铅，减轻了铅引发的氧化应激，因此无需或只需要少量的胆红素等具有抗氧化应激作用的物质对抗铅引发的氧化应激，从而造成血清胆红素的下降。

益生菌干预也引发了受试者球蛋白的变化。铅毒性表现之一就是引发机体炎症反应，当铅进入机体，会造成肠道、肝脏等组织的炎症，而当肝脏等发生炎症时，免疫系统活跃，球蛋白就会相应的偏高。一般认为球蛋白在20～30 g/L为正常的范围，本研究受试者的血清球蛋白含量在初始时处于偏高水平，可能是机体存在着铅引发的轻微炎症反应。在服用植物乳杆菌CCFM8661后，受试者的球蛋白水平下降，说明机体炎症反应得到了缓解，植物乳杆菌CCFM8661对机体产生了铅毒性保护作用。

益生菌干预造成了尿素、肌酐的变化。血肌酐与血尿素均通过肾小球的滤过而从尿液中排泄，当铅造成肾损伤时，就会造成血中肌酐、尿素的升高，而在服用益生菌后，受试者血肌酐、血尿素含量的降低则可能是由植物乳杆菌CCFM8661缓解铅毒性而恢复了肾功能引起。

当机体处于铅暴露的情况下，组织的元素水平会受到显著影响。铅会与铁、锌、钙、镁等二价金属元素竞争转运体，钙、锌、铁及镁在内的元素缺乏会增加胃肠道铅的吸收；同时，铅暴露也会扰乱组织的元素水平[4,31-32]。本研究中，尽管受试前后血中元素水平存在显著差异，但益生菌组与安慰剂组在同一时间段的血中元素含量没有差异。显然，受试前后的元素水平差异并不是植物乳杆菌CCFM8661导致，这也说明植物乳杆菌CCFM8661并没有对铅暴露人群的元素吸收形成保护作用。元素水平的紊乱状况和铅的剂量有很大的相关性，当铅暴露的剂量比较低时，并不会有明显的组织元素水平下降[4]。本研究受试者的铅暴露剂量较低，可能并没有扰乱机体的元素水平，这也可能是植物乳杆菌CCFM8661没有对受试者血中元素形成保护作用的原因。

4、结论

铅是一种高毒性的环境污染物，本研究对具有缓解铅毒性作用的植物乳杆菌CCFM8661进行了深入的分析，评价其在人体内的铅毒性缓解效果。研究结果表明，植物乳杆菌CCFM8661可以有效减除铅暴露人群体内的铅，对铅毒性形成保护作用，尤其是对肝、肾铅毒性损伤及组织炎症的缓解。本研究分析的指标与人体健康息息相关，植物乳杆菌CCFM8661干预后，与铅毒性损伤相关的指标有所变化，证明植物乳杆菌CCFM8661具有缓解铅毒性的作用；并且本研究中分析的所有指标均处于人体健康的合理范围内，植物乳杆菌CCFM8661的干预并没有导致分析指标出现大幅度的变化，这一定程度上说明了植物乳杆菌CCFM8661在合适的剂量条件下对人体是安全的。综上，植物乳杆菌CCFM8661在人体内具有较好的铅减除作用及人体安全性，本研究可为铅毒性的缓解、治疗及植物乳杆菌CCFM8661的应用提供一定的理论指导。

基金资助:国家自然科学基金青年科学基金项目(32201989);山东省自然科学基金青年基金项目(ZR2022QC119);齐鲁工业大学(山东科学院)科教产融合试点工程基础研究类项目培新基金项目(2022PX058);齐鲁工业大学(山东科学院)科教产“揭榜制”项目(2022JBZ01-08);“十四五”国家重点研发计划重点专项(2021YFC2103200);

文章来源:刘洋,张婷婷,张永刚,等.植物乳杆菌CCFM8661对重金属铅的生物减除作用[J].食品科学,2024,45(15):112-117.