過去益生菌用於疾病治療上僅止於細菌性腹瀉，尤其是抗藥性細菌所引起的。學者逐漸發現益生菌能夠運用於腸道以外的免疫性疾病治療，臨床研究中發現Lactobacillus rhamnosus的補充能夠改善異位性皮膚炎的症狀(8)，以及牛奶所引起的過敏(9)。而它的機轉可能是因為這類格蘭氏陽性菌能刺激周邊白血球細胞(PBMC)產生INF-γ(10)以及IL-10(11)。IL-10是由調節型T細胞所分泌的細胞激素，調節型T細胞能夠抑制第二型T細胞反應，而緩解過敏性免疫反應(12)。
除了Lactobacillus rhamnosus之外，L.casei也曾經做過雙盲臨床試驗，159個有過敏性疾病的媽媽所生下的嬰兒，在出生後6個月每天補充L.casei，能夠在2年後減少50%罹患異位性皮膚炎的機率(13)， 但是並沒有減少抗原特異性IgE、皮膚過敏原測試等生物標記(14)。從動物實驗發現L. casei能夠刺激機調節型T細胞的數量增加(transforming growth factor-β)，使血中IL-10的濃度升高(15)。
L.paracasei是台灣學者從健康嬰兒腸道中篩選出來的益生菌菌種，利用免疫生物晶片發現這株菌能夠刺激周邊白血球細胞INF-γ與IL-12基因的表現，具有調節過敏免疫反應的潛力。在隨機雙盲臨床試驗中，發現連續補充L.paracasei一個月之後能夠改善過敏性鼻炎症狀的嚴重度與發作頻率。在動物實驗中證實，L.paracasei可以抑制特異性免疫球蛋白E (IgE) 的合成與刺激細胞白介質素-12 (IL-12) 之產生(16)。
日本科學家發現比菲德氏菌能夠減輕西洋杉花粉症的症狀，在花粉季的早期連續使用比菲德氏龍根菌能夠減輕鼻塞、流鼻水、打噴嚏、眼睛癢、流淚等症狀，同時在使用四周後血清中INF-γ、IL-10濃度下降的情形會減緩，而代表第二型T細胞反應的細胞趨化素TARC濃度也較安慰劑組低，使用八周後嗜伊紅性球的比率也下降。TARC是在發炎的後期由抗原呈現細胞(APC)、脾臟細胞、上皮細胞等細胞所分泌的趨化素(chemokines)，它會吸引嗜伊紅性球等過敏免疫細胞聚集。龍根菌能夠調節TARC的分泌，減少第二型T細胞的免疫反應(17)。
比菲德氏龍根菌改善花粉症的機轉除了減少第二型T細胞免疫反應外，科學家發現在花粉症期間，病人腸道的菌叢會產生變化，Faecalibacterium prausnitzii、Bacteroides fragilis會明顯增加，補充比菲德氏龍根菌則能幫助維持正常的菌叢(18)。
另一項動物實驗發現龍根菌能夠誘導調節型T細胞增加，出生小鼠餵食龍根菌後血中循環的調節型T細胞數目會增加，在腸道淋巴組織中Toll like receptor訊息傳導、抗原呈現、細胞激素等基因的表現都會增加。同時，口服龍根菌能夠阻斷抗原誘導的IgE合成(19)。也有研究指出口服龍根菌能夠阻止組織胺的訊息傳遞，它能讓血球中histamine H1 receptor (H1R) 以及 histidine decarboxylase (HDC)的基因表現下降，減少組織胺的合成，並緩解組織胺所引起的病理反應，進而緩解過敏性疾病的症狀(20)。此外，還有研究也指出口服比菲德氏菌能夠提升免疫力，如增加NK細胞的活性、脾臟淋巴細胞的增生以及血中hemolysin的濃度等(21)。
腸球菌Enterococcus faecalis也進行過抗過敏的預實驗，結果發現對於過敏性鼻炎症狀具有緩解的效果(22)。動物實驗也證明雖然無法降低血清抗原特異性IgE的濃度，但可增加IgG2a的產生，並且減少是嗜伊紅性球的聚集與浸潤，對於急性過敏性反應具保護作用。
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