雙歧桿菌的生理作用

雙歧桿菌的生理作用

1899年，Tisser首先由母乳營養(yǎng)兒的糞便中分離一種厭氧的革蘭陽性桿菌，菌體輕度彎曲，末端常見分叉，故名雙歧桿菌。在20世紀(jì)初，曾試圖用雙歧桿菌肉湯培養(yǎng)物移植到數(shù)量較少的嬰兒腸道中，用以提高嬰兒對腸道疾病的抵抗力。20世紀(jì)50年代后，多次國際會議討論雙歧桿菌對機(jī)體的有益作用，對其生理意義的認(rèn)識不斷深入，在用于預(yù)防和治療微生態(tài)失調(diào)及某些疾病中取得了一定成績，雙歧桿菌引起國際上廣泛關(guān)注。20世紀(jì)60年代后，我國開始了這一領(lǐng)域的研究，試圖利用雙歧桿菌等微生態(tài)制劑達(dá)到有病治病、未病防病、無病保健三重效應(yīng)，展現(xiàn)出了可喜前景。

1生物學(xué)性狀

雙歧桿菌為G+菌，不形成芽孢和莢膜，也無動力，抗酸染色陰性。菌體略彎曲，末端呈分叉狀。多形性是本菌屬的一個重要特征，形狀多樣性的呈現(xiàn)可能由某些碳酸鹽所誘發(fā)，或與缺乏氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鈉、醋酸鈉以及N-乙酰氨基糖有關(guān)。一般認(rèn)為多形性是細(xì)菌對環(huán)境不太適應(yīng)的結(jié)果。

該菌為厭氧菌，但不同菌種對氧的敏感性有差異，某些菌種當(dāng)有CO2存在時，對氧可以耐受。最適生長溫度為37℃～41℃，初代培養(yǎng)最適PH為～。在TPY瓊脂培養(yǎng)基上形成表面光滑、凸起，邊緣整齊、質(zhì)地柔軟的菌落，呈奶油色或瓷白色。在液體培養(yǎng)基中混濁生長，管底有小塊狀沉淀物。

不同種類的雙歧桿菌對糖的發(fā)酵能力不同，產(chǎn)酸不產(chǎn)氣。觸酶試驗多為陽性，多數(shù)能分解尿素，不產(chǎn)生靛基質(zhì)和硫化氫。無內(nèi)、外毒素。

雙歧桿菌一般對卡那霉素、新霉素、鏈霉素、多粘菌素、慶大霉素、滅滴靈等耐受。對夾竹桃霉素、林可霉素、萬古霉素、青霉素G、氨芐青霉素、紅霉素、呋喃坦啶敏感。

雙歧桿菌屬于丙酸桿菌科，共有11個種、30個亞種和型，如分叉雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、青春長雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌等。

雙歧桿菌具有多種生理功能，是目前公認(rèn)的益生菌，只有齒雙歧桿菌與齟齒形成和牙周炎有關(guān)，但其致病作用仍不明確［1，2］。

2定植

定植是在一定的生活區(qū)域內(nèi)的正常菌群與宿主在長期進(jìn)化過程中所形成的一種共生關(guān)系。

新出生兒生后數(shù)小時，雙歧桿菌即可在腸道中定植，此后終生相伴。新生兒胎糞是無菌的，出生后數(shù)小時可檢出腸道桿菌、細(xì)球菌、鏈球菌，其數(shù)量不斷增加，24h大腸桿菌占優(yōu)勢。出生第2天可檢出少量雙歧桿菌，但增長十分迅速，第4～5天開始占優(yōu)勢，此時最先出現(xiàn)的腸道桿菌等數(shù)量逐漸下降，于第6～8天則建立了以雙歧桿菌占絕對優(yōu)勢的菌群，在母乳營養(yǎng)兒的糞便中，雙歧桿菌占細(xì)菌總數(shù)的98％。關(guān)于雙歧桿菌在嬰兒腸道中出現(xiàn)的時間，何時成為優(yōu)勢菌群，不同學(xué)者的報道稍有出入，但總的規(guī)律是一致的。即最先出現(xiàn)并強(qiáng)烈繁殖的是兼性厭氧菌，雙歧桿菌的檢出是在兼性厭氧菌之后。隨著雙歧桿菌數(shù)量逐漸上升，兼性厭氧菌逐漸減少，直至雙歧桿菌占絕對優(yōu)勢。腸道正常菌群各成員之間，此起彼伏的演替現(xiàn)象與菌群間相互依賴和相互制約有關(guān)，兼性厭氧菌對專性厭氧菌的生存是不可缺少的，兼性厭氧菌在有氧條件下可以增殖，并消耗腸腔內(nèi)的氧，形成厭氧條件，有利厭氧菌生長。專性厭氧菌特別是雙歧桿菌發(fā)酵產(chǎn)生大量醋酸和乳酸，而母乳的緩沖能力較弱，腸道pH迅速下降，在出生后第7天時母乳營養(yǎng)兒糞便pH為，從而兼性厭氧菌受到抑制。雙歧桿菌借助其表面的磷壁酸牢固粘附于腸黏膜上皮細(xì)胞，并在那里定植增殖。

此外，母乳喂養(yǎng)與腸道菌群的演替有關(guān)。母乳中含有SIgA，相當(dāng)于自然被動免疫制品，在抑制腸道桿菌的增殖、促進(jìn)雙歧桿菌繁殖方面具有重要作用。當(dāng)用加熱滅菌的母乳和未加熱滅菌的母乳分別喂養(yǎng)兩組新生兒時，前者腸道桿菌的數(shù)量比后者高。人乳中含有促進(jìn)雙歧桿菌生長的因子，即所謂雙歧桿菌因子，是含有N-乙酰-D-葡萄糖胺的糖類。母乳營養(yǎng)兒、人工營養(yǎng)兒及成人糞便中雙歧桿菌數(shù)量有差異，母乳營養(yǎng)兒糞便中雙歧桿菌的數(shù)量比人工營養(yǎng)兒高十倍，成人糞便中的雙歧桿菌已不占首位，而是糞便桿菌的數(shù)量最多，老年人雙歧桿菌的數(shù)量明顯減少。

嬰兒腸道中的雙歧桿菌來源于母親的陰道，自該處可分離出分叉雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、短雙歧桿菌，從而提示分娩時新生兒自陰道染菌的可能性。分娩時也可能由母親的糞便直接污染，或生后由母體其他部位，如乳房部位皮膚獲得該菌，或由護(hù)理人員由一個嬰兒傳遞給另一嬰兒而傳播。一般認(rèn)為是經(jīng)口進(jìn)入嬰幼兒腸道［1］。

3生理作用

在腸道眾多的細(xì)菌中，數(shù)量最大的當(dāng)屬雙歧桿菌，它是既不產(chǎn)生內(nèi)、外毒素，也不產(chǎn)生致病物質(zhì)和有害氣體的益生菌。機(jī)體為雙歧桿菌的定植提供了諸多有利條件，而雙歧桿菌在腸道中成為優(yōu)勢菌群，這對維護(hù)機(jī)體的健康具有重要意義。

3．1屏障作用雙歧桿菌通過磷壁酸與腸黏膜上皮細(xì)胞緊密結(jié)合，與其他厭氧菌一起共同占據(jù)腸黏膜表面，形成生物屏障，構(gòu)成腸道的定植抗力，阻止致病菌、條件致病菌的定植和入侵。雙歧桿菌在維持正常的腸蠕動方面也有重要作用，正常腸蠕動是阻止和排除致病菌在腸道中定植的一個重要手段。無菌動物腸道蠕動、運送和排空能力均較弱，而普通動物腸道中，由于雙歧桿菌等專性厭氧菌產(chǎn)酸，腸腔內(nèi)處于酸性環(huán)境，EH較低，具有調(diào)節(jié)腸蠕動、維護(hù)生理功能的作用。

試管內(nèi)實驗證實雙歧桿菌對志賀菌、沙門菌、埃希菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、銅綠假單胞菌、葡萄球菌和白假絲酵母菌具有拮抗作用，其機(jī)制主要是雙歧桿菌發(fā)酵糖產(chǎn)生大量醋酸或乳酸，降低pH和EH，抑制致病菌生長。此外，雙歧桿菌還產(chǎn)生細(xì)胞外糖苷酶，可以降解黏膜上皮細(xì)胞的復(fù)雜多糖，其是致病菌的受體，也是結(jié)合細(xì)菌毒素的受體，所以通過糖苷酶的作用可以阻止?jié)撛谥虏【捌涠舅貙δc黏膜上皮細(xì)胞的粘附。

新生兒早期腸道細(xì)菌移位現(xiàn)象具有普遍性和一過性，與新生兒腸道微生態(tài)平衡的建立、腸黏膜發(fā)育狀況及免疫功能密切關(guān)系。Duffy等發(fā)現(xiàn)添加雙歧桿菌制劑的乳鼠不發(fā)生細(xì)菌移位，Locascio等也證明口服雙歧桿菌制劑的新生鼠，其細(xì)菌移位率明顯下降，表明雙歧桿菌等正常菌群具有生物屏障作用，抑制細(xì)菌移位現(xiàn)象的發(fā)生，降低新生兒早期感染性疾病的發(fā)生率和死亡率。建議對早產(chǎn)兒、剖宮產(chǎn)兒母乳不足或人工喂養(yǎng)兒，生后可適量口服活菌制劑，幫助其腸道菌群平衡的建立，發(fā)揮屏障作用［3］。

3．2營養(yǎng)作用雙歧桿菌可以合成多種維生素，如硫胺素、尼克酸、吡哆醇、泛酸、葉酸、維生素B12等。當(dāng)腸道菌群失調(diào)時，明顯表現(xiàn)出維生素缺乏，證實雙歧桿菌的正常菌群為機(jī)體提供維生素的重要意義。雙歧桿菌對某些營養(yǎng)物的吸收具有促進(jìn)作用，因該菌和其他厭氧菌產(chǎn)生的酸使環(huán)境中的pH和EH下降，從而有利于二價鐵、維生素D及鈣的吸收。

通過對無菌小鼠和普通小鼠的比較，表明無菌小鼠的小腸重量比普通動物的輕、小腸黏膜表面積小30%，細(xì)胞的有絲分裂指數(shù)減少1倍。與普通小鼠相比，無菌小鼠大腸的絨毛較短、數(shù)量較少。普通動物腸道上皮細(xì)胞的繁殖較快，上皮的更新周期為2天，而無菌動物是4天。可以認(rèn)為腸道菌群對于保持黏膜是必需的，也是腸道黏膜酶活性和腸道功能的一個重要調(diào)節(jié)因子［5］。

3．3抗腫瘤作用將大腸埃希菌、糞鏈球菌及副腐敗梭菌接種無菌小鼠，致使100%的小鼠發(fā)生肝腫瘤。若將上述菌株與長雙歧桿菌一起給予無菌小鼠后，則使肝腫瘤發(fā)生率由100%下降到46%。該實驗表明，腸道內(nèi)某些細(xì)菌可以產(chǎn)生致癌因子，而另外一些細(xì)菌如雙歧桿菌可能具有清除這些致癌因子的作用?？蛋讏蟮狼啻弘p歧桿菌DM8504對小鼠H22腫瘤有抑制作用，對小鼠艾氏腹水癌有抗癌活性。將H22癌細(xì)胞接種小鼠，于2天后經(jīng)尾靜脈注

射一定量青春雙歧桿菌DM8504活菌，每天1次，連續(xù)5天，對照組注射生理鹽水。自接種癌細(xì)胞后10天處死，測平均腫瘤重量，實驗組與對照組差異有非常顯著性。Sekine證實，加熱殺死的嬰兒雙歧桿菌的細(xì)胞壁具有抗腫瘤活性，作用的強(qiáng)弱與細(xì)胞的完整性有關(guān)?？鼓[瘤的機(jī)制是細(xì)胞通過激活吞噬細(xì)胞的吞噬活性，而不具有直接的細(xì)胞毒作用。

3．4免疫作用利用青春雙歧桿菌DM8504菌液給小鼠注射，每天1次，連續(xù)3天，為實驗組。以同樣方法注射滅活的大腸埃希菌液作為對照組。免疫后5天測定吞噬細(xì)胞對雞紅細(xì)胞的吞噬率、吞噬指數(shù)和脾臟指數(shù)。結(jié)果表明，雙歧桿菌活性對巨噬細(xì)胞有明顯的激活作用。此外，通過無菌動物和正常動物的比較，無菌動物的淋巴結(jié)和免疫細(xì)胞的發(fā)育數(shù)量均低于正常動物，從而間接表明，雙歧桿菌等正常菌群的定植相當(dāng)于自然自動免疫，有助于免疫系統(tǒng)的發(fā)育。

有些學(xué)者利用長雙歧桿菌TTF活菌、菌體破碎物和發(fā)酵上清液3種處理物進(jìn)行動物實驗，以小鼠免疫器官指數(shù)、炭粒廓清實驗、足趾增厚法和綿羊紅細(xì)胞免疫法等為測定指標(biāo)。結(jié)果表明，雙歧桿菌無論是活菌、菌體破碎物還是發(fā)酵上清液均具有增強(qiáng)免疫功能的作用，對免疫功能低下小鼠模型的非特異性免疫功能的影響普遍大于對小鼠的細(xì)胞免疫和體液免疫的影響。用3種雙歧桿菌處理物的3種劑量分別進(jìn)行試驗的結(jié)果，不會影響正常小鼠的免疫功能，對健康小鼠也無急性毒性［4］。

3．5控制內(nèi)毒素血癥的作用發(fā)現(xiàn)小白鼠因放射線引起腸道菌群失調(diào)，表現(xiàn)為雙歧桿菌減少、腸道桿菌等增加，并從被照射的動物和組織中檢出了脂多糖。內(nèi)毒素血癥的形成是由于膜菌群的雙歧桿菌的減少，導(dǎo)致腸道桿菌在腸黏膜大量定植、增生釋放內(nèi)毒素入血。有人以大腸埃希菌、肺炎克氏菌、銅綠假單胞菌和變形桿菌的混合菌液灌服大白鼠。通過鱟試驗證明已誘發(fā)內(nèi)毒素血癥。再用雙歧桿菌DM8504活菌液灌胃治療后，鱟試驗為陰性，雙歧桿菌數(shù)量增加，腸道革蘭陰性桿菌也降到正常水平。而未經(jīng)過治療動物的鱟試驗仍為陽性。

3．6延緩衰老作用有關(guān)抗衰老學(xué)說眾多，比較公認(rèn)的有十幾種，其中自身中毒學(xué)說、自由基學(xué)說、免疫與衰老相關(guān)學(xué)說等均與腸道微生態(tài)環(huán)境有關(guān)。大腸中毒學(xué)說認(rèn)為腸道內(nèi)發(fā)酵后食物殘渣及腐敗菌可產(chǎn)生胺類、硫化氫、吲哚等有毒物質(zhì)與毒素，這些物質(zhì)對器官、組織及神經(jīng)細(xì)胞造成損害可引起功能障礙，導(dǎo)致衰老。而腸道內(nèi)雙歧桿菌通過其屏障與清掃作用，可減少有毒物質(zhì)與毒素的產(chǎn)生與吸收，有利于臟器功能的正常發(fā)揮及延緩衰老的過程。動物實驗證明，雙歧桿菌可使老齡的大、小鼠體內(nèi)的過氧化脂質(zhì)下降，使清除氧自由基的及過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化酶升高，從而減少了自由基對機(jī)體造成的損害，延緩了衰老。有人認(rèn)為人體內(nèi)免疫系統(tǒng)的衰老是生命老化的重要標(biāo)志。研究結(jié)果表明，雙歧桿菌明顯地提高小鼠的胸腺與脾臟指數(shù)，激活和促進(jìn)細(xì)胞免疫功能，免受致病菌的侵襲與損害。

1993年，國內(nèi)專家對巴馬地區(qū)進(jìn)行調(diào)研，對29份88～109歲長壽老人的糞便進(jìn)行細(xì)菌學(xué)檢查，雙歧桿菌占厭氧菌的53%～87%，而普通地區(qū)的正常雙歧桿菌才有40%左右。日本研究結(jié)果表明增加雙歧桿菌可使小鼠壽命延長7周。

雙歧桿菌不僅抑制致病菌的生長，阻止它們的入侵和定植，維持腸道菌群平衡，而且還具有清除腸道內(nèi)腐敗物質(zhì)與毒素，促進(jìn)鐵、鈣及其他營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，增強(qiáng)免疫功能，防癌、抗衰老等諸多醫(yī)療保健作用。由于人們認(rèn)識到了雙歧桿菌對人體的無害性和生理意義，以雙歧桿菌活菌制劑為代表的微生態(tài)制劑也就應(yīng)運而生。微生態(tài)制劑原僅特指活菌制劑，后又發(fā)現(xiàn)能夠使體內(nèi)雙歧桿菌增生的某些物質(zhì)也被列入微生態(tài)制劑，稱雙歧因子，開辟了一條發(fā)展趨勢。所以微生態(tài)制劑應(yīng)定義為：以微生態(tài)理論為指導(dǎo)，利用對宿主無害的、活的正常微生物成員或其促生物質(zhì)制成，達(dá)到調(diào)整微生態(tài)平衡的制劑。目前，微生態(tài)制劑還不僅僅用于人類的醫(yī)用，而且還是廣泛用于食品、飲料、化妝品及畜禽、水產(chǎn)、動物的防病與治病、飼料添加劑以及植物的增長素等，微生態(tài)制劑的前景無限廣闊。微生物資源亟待開發(fā)造福人類。