凝結芽孢桿菌：特性、作用機制、臨床應用及安全性

凝結芽孢桿菌（Bacillus coagulans）是一種革蘭氏陽性、桿狀的細菌，以其產生乳酸的能力而聞名。然而，其最顯著的特徵是形成內孢子的能力，這使其在益生菌領域中獨樹一幟。由於其產孢特性，過去曾被歸類為 Lactobacillus sporogenes，近年來又被重新分類為 Weizmannia coagulans，近期更名為 Heyndrickxia coagulans。儘管分類名稱有所變更，但在大多數產品中，仍然沿用 Bacillus 這個名稱。值得注意的是，凝結芽孢桿菌並非人體自然存在的菌種。
凝結芽孢桿菌的產孢能力在益生菌應用中具有重要意義。孢子狀態使其能夠抵抗胃部強酸等惡劣環境，這可能使其比許多非產孢益生菌更有效地發揮作用。本報告旨在基於現有的研究資料，全面概述凝結芽孢桿菌的特性、作用機制、臨床應用、安全性以及與其他益生菌的比較。
早期對於凝結芽孢桿菌的分類存在混淆，其學名經歷了多次變更。這種命名上的不一致性可能會導致消費者，甚至研究人員在資訊檢索和產品辨識上產生困擾。目前，雖然科學界已對其分類達成共識，但市場上和文獻中仍然普遍使用舊名稱，這提醒我們在查閱相關資料時需要注意不同時期的命名方式。
凝結芽孢桿菌與乳酸桿菌（Lactobacillus）的比較非常常見，兩者最主要的區別在於凝結芽孢桿菌能夠形成孢子。這種強調孢子形成差異的做法表明，產孢能力被認為是區分和評估凝結芽孢桿菌作為益生菌潛力的關鍵因素。孢子的保護作用被認為能提高益生菌在通過消化道時的存活率，進而影響其在腸道中的定殖和功能。

凝結芽孢桿菌的特性

凝結芽孢桿菌在形態學和分類上具有明確的特徵。它是一種革蘭氏陽性菌，呈現桿狀，並能形成孢子，其孢子通常為卵圓形，位於菌體的末端或近末端。
在生長條件方面，凝結芽孢桿菌屬於兼性厭氧菌，這意味著它可以在有氧或無氧的環境中生存。其最佳生長溫度範圍根據菌株的不同可能略有差異，報告指出在 35-50°C 或 50-55°C 之間。最佳生長 pH 值則介於 5.5-6.5 或 5.5-6.2。
凝結芽孢桿菌具有一些獨特的特性。首先，它在發酵過程中主要產生乳酸。更重要的是，其形成孢子的能力賦予了它抵抗高溫、酸性等惡劣環境的能力。一些菌株還能產生細菌素，例如凝結素（coagulin）和乳孢菌素（lactosporin），這些物質具有抗菌活性。此外，某些特定的凝結芽孢桿菌菌株已被美國食品藥品管理局（FDA）授予 GRAS（Generally Recognized as Safe，普遍認為安全）的地位。
值得注意的是，凝結芽孢桿菌的不同菌株在性質和益處方面可能存在差異。例如，MTCC 5856、MTCC 5260、CGI314、SNZ 1969、GBI-30, 6086、LBSC、BC300、BCP92、Unique IS-2、LMG S-31876、LMG S-24828 和 BC198 等都是已被研究的不同菌株，它們可能在對特定健康狀況的影響上有所不同。
不同研究報告的凝結芽孢桿菌最佳生長溫度範圍略有出入（35-50°C 對 50-55°C），這暗示了不同菌株在生理特性上可能存在差異。這種差異可能會影響工業生產過程以及其在人體消化道不同溫度環境下的行為。
美國 FDA 授予某些凝結芽孢桿菌菌株 GRAS 認證，這表明監管機構認可其安全性，對於其在食品和補充劑中的應用至關重要。然而，需要強調的是，此認證可能僅適用於特定的菌株，而非所有凝結芽孢桿菌都具有此資格。

作用機制

凝結芽孢桿菌被認為通過多種機制發揮其益生作用。其中一個主要機制是調節腸道菌群。研究表明，凝結芽孢桿菌可以增加腸道中益生菌（如乳酸桿菌和雙歧桿菌）的數量，同時通過競爭和產生抗菌物質來抑制有害細菌/病原體（如大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌）的生長。這些作用有助於恢復腸道微生態平衡。

凝結芽孢桿菌還能與宿主的免疫系統相互作用並進行調節。體外和體內研究均顯示其具有免疫調節作用。例如，它可以刺激免疫細胞的活性（如增加 T 細胞的產生和促進吞噬作用），調節細胞因子的產生（增加抗炎因子，減少促炎因子），增強對感染的免疫反應（如對抗流感病毒和腺病毒），並改善腸道屏障功能和完整性。

此外，凝結芽孢桿菌能夠產生抗菌化合物，包括乳酸（降低 pH 值並抑制病原體生長）、細菌素（如凝結素和乳孢菌素，直接抑制細菌生長） 以及其他物質如醋酸和過氧化氫。

凝結芽孢桿菌還可能通過其他機制發揮作用，例如產生消化酶、合成短鏈脂肪酸（SCFAs，如丁酸，有助於腸道健康）、展現抗氧化活性 以及改善營養物質的代謝和吸收。

凝結芽孢桿菌多方面作用機制表明，其有益效果是通過與宿主腸道環境和免疫系統複雜的相互作用實現的。這種複雜性可能解釋了不同疾病和個體之間臨床結果的差異。

凝結芽孢桿菌產生短鏈脂肪酸（如丁酸）的能力 為其潛在益處增添了另一層含義。丁酸已知在腸道健康中發揮重要作用，包括改善黏膜屏障的完整性和減少炎症。這種聯繫揭示了凝結芽孢桿菌可能通過間接機制緩解腸道相關疾病。

臨床應用與療效

• 腸躁症（IBS）：
  多項臨床試驗已證明凝結芽孢桿菌能顯著改善整體腸躁症狀。具體症狀的緩解包括腹痛和不適、腹脹和腹部膨脹、腹瀉、便秘、改善糞便稠度、減少腹瀉型腸躁症患者的排便頻率、提高排便習慣滿意度、減少排便時的用力感和排便不盡感、緩解脹氣 以及減少噁心和嘔吐。
  不同菌株在腸躁症中的療效有所不同。MTCC 5856（LactoSpore®）能減少腹痛，改善生活品質，並減輕腹脹、嘔吐、腹瀉和排便頻率。LBSC 菌株顯示能降低腸躁症的嚴重程度並改善糞便稠度，同時減輕腹脹。BC300 菌株特別有效於改善排便滿意度和糞便稠度。BCP92 菌株的最新研究顯示其在改善症狀和減輕與腸躁症相關的壓力方面具有潛力。Unique IS2 菌株在治療兒童腸躁症方面有效。在動物模型中，GBI-30, 6086 和 CCFM1041 菌株能緩解腸躁症狀。LMG S-31876（ProBC Plus）在腹瀉型腸躁症患者中顯著減少了腹痛、腹脹、腹瀉和排便頻率。
  針對腸躁症的凝結芽孢桿菌劑量通常為每日 1-20 億 CFU，持續 4-12 週，一些研究也使用高達 60 億 CFU 的劑量，但持續時間較短。LactoSpore® 在每日 20 億 CFU 的劑量下顯示出療效。研究也指出凝結芽孢桿菌能改善腸躁症患者的生活品質，並且由於其良好的安全性，可能適用於腸躁症的長期管理。
  針對凝結芽孢桿菌在管理腸躁症症狀方面的廣泛證據，以及不同菌株在臨床試驗中的有效性，表明其是治療這種常見疾病的有希望的選擇。然而，不同菌株在特定症狀上的益處各異，這突顯了未來需要更多研究來確定最適合特定症狀的有效菌株。
  報告指出，凝結芽孢桿菌能改善腸躁症患者的生活品質，這非常重要，因為腸躁症會嚴重影響患者的日常生活和福祉。這表明凝結芽孢桿菌不僅能緩解身體症狀，還能在某些情況下提高患者的整體滿意度和心理健康。
• 便秘：
  凝結芽孢桿菌可能有效緩解便秘。研究顯示，它能改善腸道功能並減少排便不盡感。一項研究指出，凝結芽孢桿菌 Unique IS2 與乳果糖的組合能改善成人功能性便秘。凝結芽孢桿菌 SNZ 1969 則能改善腸道蠕動和便秘的感知。
  雖然證據顯示凝結芽孢桿菌可能對便秘有益，但報告中使用的“可能有效” 表明，相較於腸躁症，其證據可能不夠強烈或一致。未來需要更多針對不同菌株和劑量的凝結芽孢桿菌在緩解便秘方面的研究。
• 免疫系統調節：
  體外和體內研究均顯示凝結芽孢桿菌具有免疫調節作用。它能增加 T 細胞在病毒暴露後的產生，增加抗炎細胞因子的產生並減少促炎細胞因子的產生，減少兒童的總患病天數以及呼吸道和胃腸道感染的發生率，改善免疫功能障礙和壓力相關疾病患者的免疫狀態，並增加老年人體內的抗炎細胞因子反應。此外，它可能通過調節腸道菌群來幫助婦科腹腔鏡手術後腸道功能的更快恢復。
  證據表明，凝結芽孢桿菌在調節免疫系統方面發揮有益作用，可能增強對感染的抵抗力並減少炎症。這對於兒童和老年人等脆弱人群尤其重要。
• 陰道健康：
  與單獨使用抗生素相比，凝結芽孢桿菌與抗生素聯合使用可能更有效地治療細菌性陰道炎（BV），顯示出更高的治癒率。臨床試驗顯示，它能減輕陰道炎和白帶的症狀。體外研究表明，凝結芽孢桿菌 LMG S-24828 對念珠菌屬具有抗真菌活性，並能保護陰道上皮細胞免受念珠菌感染。含有凝結芽孢桿菌孢子的陰道噴霧益生菌在減輕性傳播感染的症狀和恢復陰道菌群方面顯示出支持作用。
  關於凝結芽孢桿菌在陰道健康方面的初步研究表明，它可能通過恢復陰道菌群的平衡和展現直接的抗真菌活性，在管理常見的陰道感染方面發揮作用。這可能為傳統治療提供一種補充或替代方法。
• 其他潛在益處：
  凝結芽孢桿菌可能減少運動引起的肌肉損傷並增加運動員的恢復。滅活的凝結芽孢桿菌也可能提高體能並減少肌肉酸痛。它可能通過減少殘疾和炎症標誌物在類風濕性關節炎的管理中發揮作用。與消化酶結合使用時，它可能改善老年人的消化不良症狀。與菊粉結合使用時，它可能減少非酒精性脂肪肝（NAFLD）患者的肝臟炎症標誌物和肝脂肪變性。
  除了腸道健康外，凝結芽孢桿菌在肌肉恢復、類風濕性關節炎和非酒精性脂肪肝等方面的多種潛在益處表明，它可能具有更廣泛的全身性作用。然而，這些發現通常基於較小的研究，需要更多研究來證實這些應用。

表 1：凝結芽孢桿菌主要臨床試驗總結

狀況	使用菌株	劑量	研究人群	顯著結果
腸躁症	MTCC 5856 (LactoSpore®)	每日 20 億 CFU	腹瀉型腸躁症成人	減少腹脹、嘔吐、腹瀉、腹痛、排便頻率；改善生活品質
腸躁症	LBSC	每日 60 億	腸躁症成人	降低腸躁症嚴重程度，改善糞便稠度，緩解腹脹
腸躁症	BCP92	未指定	腸躁症成人	改善腸躁症嚴重程度、胃腸道症狀頻率、糞便稠度、精神壓力
腸躁症	Unique IS2	未指定	腸躁症兒童	有效治療腸躁症
腹瀉型腸躁症	LMG S-31876 (ProBC Plus)	每日 20 億 CFU	腹瀉型腸躁症成人	顯著減少腹痛、腹脹、腹瀉、排便頻率
便秘	Unique IS2 與乳果糖	未指定	功能性便秘成人	改善功能性便秘
便秘	SNZ 1969	未指定	有便秘傾向的成人	改善腸道功能，減少排便不盡感
免疫功能	未指定	未指定	健康志願者	病毒暴露後 T 細胞產生增加
免疫功能	GBI-30, 6086	每日 10 億 CFU	健康的墨西哥學齡兒童	減少上呼吸道和胃腸道症狀
免疫功能與壓力	LMG S-31876 (ProBC Plus)	1百萬-1億 CFU	免疫功能障礙和壓力成人	改善免疫狀態，緩解壓力
細菌性陰道炎	Unique IS-2	每日兩次 10 億 CFU	細菌性陰道炎婦女	與抗生素聯合使用時治癒率更高
陰道炎	SNZ 1969	1.2 億 CFU/g 片劑 + 甲硝唑	陰道炎婦女	顯著減輕症狀
陰道炎	SNZ 1969	每日兩次單片，然後每日一次	陰道炎婦女	約 92% 患者完全緩解症狀
肌肉恢復	GBI-30, 6086	未指定	抗阻力訓練男性	運動後增加感知恢復，減少肌肉酸痛

安全性與禁忌症

凝結芽孢桿菌在推薦劑量下口服通常被認為可能安全。常見的副作用通常輕微，可能包括胃脹氣或腹脹。大多數研究表明，按照指示服用時沒有嚴重的副作用。某些菌株獲得 FDA 的 GRAS 認證，表明其在食品中使用的安全性。

需要注意的預防措施和警告包括：

• 懷孕和哺乳期： 缺乏足夠可靠的資訊，建議避免使用。
• 兒童： 對於大多數嬰兒和兒童，以適當劑量口服可能安全，但對於非常小的早產兒應謹慎使用。嬰兒每日使用高達 1 億 CFU，持續長達一年的劑量已被安全使用。
• 與抗生素的相互作用： 可能降低凝結芽孢桿菌的效力；應在服用抗生素前或後至少 2 小時服用。
• 與免疫抑制劑的相互作用： 應謹慎使用，並在醫療建議下進行。
• 潛在的過敏反應： 易感個體可能發生過敏反應。
• 免疫系統較弱或患有嚴重疾病的個體： 應謹慎使用，因為存在感染的潛在風險。
• 禁忌症： 對其任何成分有過敏史的個體禁用。
• 含有菊粉的產品： 如果產品含有菊粉，則患有發炎性腸道疾病或腸梗阻的患者禁用瀉藥。

雖然凝結芽孢桿菌通常被認為是安全的，但其與抗生素和免疫抑制劑的潛在相互作用 強調了在開始補充凝結芽孢桿菌之前諮詢醫療專業人員的重要性，特別是對於正在服用其他藥物或患有潛在健康問題的個體。

由於缺乏足夠的懷孕和哺乳期婦女的安全性數據，因此需要在這些特定人群中進行更多研究。目前建議避免使用是一種預防措施，因為證據有限。

凝結芽孢桿菌與其他益生菌的比較（如乳酸桿菌和雙歧桿菌）

凝結芽孢桿菌的主要優勢在於其產孢能力，這使其在胃部環境中具有更好的存活率，並可能具有更高的療效。與乳酸桿菌不同，凝結芽孢桿菌能形成孢子。這些孢子能夠抵抗胃部高酸性等極端環境。這也使得凝結芽孢桿菌能夠應用於各種食品形式（如軟糖），而乳酸桿菌和雙歧桿菌可能無法耐受這些形式。相較於乳酸桿菌和雙歧桿菌中常見的菌株特異性，凝結芽孢桿菌的不同菌株之間具有更高的相似性。一些研究表明，凝結芽孢桿菌可能特別有效於治療腸躁症和小腸細菌過度生長（SIBO），提供許多傳統益生菌無法比擬的益處。雖然乳酸桿菌和雙歧桿菌常見於胃腸道，但芽孢桿菌屬也存在於水、土壤和灰塵中，使得產孢益生菌更容易獲得。在一項網絡統合分析中，嗜酸乳桿菌 DDS-1 在改善腸躁症狀嚴重程度方面排名第一，但凝結芽孢桿菌菌株在改善腹痛和腹瀉型腸躁症的糞便稠度方面是最有效的益生菌之一。
這種比較突出了凝結芽孢桿菌相較於傳統益生菌（如乳酸桿菌和雙歧桿菌）的獨特優勢，即其產孢能力，這表明其在更可靠的傳遞和療效方面具有潛力。然而，網絡統合分析 表明，不同的益生菌種類和菌株可能在特定結果上更有效，這強調了針對性選擇益生菌的重要性。

結論與建議

總結來說，凝結芽孢桿菌是一種具有產孢能力的革蘭氏陽性細菌，能夠產生乳酸。其獨特的產孢特性使其能夠在惡劣的胃腸道環境中存活，並可能比其他非產孢益生菌更有效地發揮作用。臨床試驗表明，凝結芽孢桿菌在改善腸躁症的整體和特定症狀（如腹痛、腹脹、腹瀉和便秘）、緩解便秘、調節免疫系統以及在陰道健康方面具有潛在益處。不同的菌株可能具有不同的療效，而適當的劑量對於獲得最佳效果至關重要。雖然凝結芽孢桿菌通常被認為是安全的，但在某些情況下，如與抗生素或免疫抑制劑同時使用時，以及對於孕婦和哺乳期婦女，仍需謹慎。與其他益生菌（如乳酸桿菌和雙歧桿菌）相比，凝結芽孢桿菌的產孢能力是一項顯著的優勢。