腸道微生物與健康

“腸”久之計(jì)

腸道微生物與健康鄭宗坤博士深圳大學(xué)食品科學(xué)與工程系主要內(nèi)容人體健康與微生物腸道構(gòu)造及腸內(nèi)生態(tài)益生菌與腸道健康認(rèn)識(shí)益生菌產(chǎn)品人體健康的思考1.人體健康與微生物細(xì)菌主宰人體人體共生細(xì)菌的數(shù)量是人體細(xì)胞的10倍。由微生物細(xì)胞和它們所包含的基因組成的細(xì)菌群落，不會(huì)危害我們的健康，對(duì)人體有益，能幫助身體進(jìn)行消化、生長和防御。人體消化系統(tǒng)中細(xì)菌基因數(shù)目330萬個(gè)基因(來自1000多個(gè)菌種)，是人類基因數(shù)量的150倍(人類有2萬~2.5萬個(gè)基因)。2010年初，歐洲小組

人體微生態(tài)系統(tǒng)包括口腔、皮膚、泌尿、胃腸道四個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)。腸道微生態(tài)系統(tǒng)最為主要、復(fù)雜。人腸道中的細(xì)菌細(xì)胞數(shù)達(dá)1014

個(gè)，占人體總微生物量的78％。腸道菌約400～500種，分為原籍菌群和外籍菌群，原籍菌群多為腸道正常菌群，正常病毒群、正常真菌群、正常螺旋體群等，各有其生理作用。腸道菌群最顯著的特征：它的穩(wěn)定性，它對(duì)人類抵抗腸道病原菌引起的感染性疾病是極其重要的。維持其穩(wěn)定性是臨床治療的重點(diǎn)。研究菌群面臨的難題腸道內(nèi)的細(xì)菌以群居方式、在無氧環(huán)境中生存，單個(gè)細(xì)菌在開闊的培養(yǎng)皿中根本無法存活。研究細(xì)菌的基因——鏈狀DNA和RNA的結(jié)構(gòu)每種共生細(xì)菌都有自己的“身份證”——16S核糖體RNA基因，孤芳自賞迷住了我們的眼睛，人類自以為擁有所有保持健康所需的功能，這些有益細(xì)菌雖然不屬于人體，卻相伴我們一生，它們是我們身體內(nèi)不可或缺的一部分。加州理工學(xué)院的生物學(xué)家SarkisK.Mazmanian人體正常菌群人體內(nèi)微生物以細(xì)菌為主，大約有幾十萬億到百萬億，重量1.5-2kg，其中腸道約有1kg以上，肺約有20g，口腔約有20g，鼻孔約有10g，眼約有1g，皮膚約有200g。視頻非常新穎的觀點(diǎn)經(jīng)過20萬年的進(jìn)化，人體內(nèi)的細(xì)菌群落和免疫細(xì)胞已經(jīng)達(dá)成了和平共處，也就是一種平衡。免疫系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)化得既不會(huì)具有過強(qiáng)的攻擊性(進(jìn)攻自己人)，也不過于放松(放過敵人)。例如，T細(xì)胞會(huì)在識(shí)別和反擊入侵人體的病原體時(shí)扮演重要角色，同時(shí)還會(huì)引發(fā)一系列炎癥反應(yīng)(腫脹、變紅、發(fā)熱等)。人體在產(chǎn)生大量T細(xì)胞后，又會(huì)很快產(chǎn)生調(diào)控性T細(xì)胞，抵消促炎T細(xì)胞產(chǎn)生的效應(yīng)，緩解炎癥。潛伏的戰(zhàn)友1多形擬桿菌（消化）Bacteroidesthetaiotaomicron，最優(yōu)秀的碳水化合物降解細(xì)菌，能合成260多種消化植物成分的酶，降解為葡萄糖和其他易消化的小分子糖類。幫助人體高效地從橙子、蘋果、土豆、小麥胚芽等食物中提取營養(yǎng)素。人體中沒有基因可以合成降解碳水化合物的酶。沒有攜帶多形擬桿菌的小鼠，需要比攜帶了這種細(xì)菌的小鼠多吃30%的食物。潛伏的戰(zhàn)友2幽門螺旋桿菌（食欲）

Helicobacterpylori

20世紀(jì)80年代，澳大利亞BarryMarshall、RobinWarren：是引發(fā)胃潰瘍的病原菌。1998年紐約大學(xué)MartinBlaser：對(duì)絕大多數(shù)人都是有益的，調(diào)節(jié)胃酸水平，創(chuàng)造既適合它生存也適合宿主(人體)的環(huán)境。細(xì)菌內(nèi)的cagA基因開始產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)，使胃部減少胃酸的分泌；會(huì)加重幽門螺旋桿菌引起的潰瘍。胃可以產(chǎn)生兩種與食欲相關(guān)的激素：饑餓激素(ghrelin)，瘦素(leptin)。十年之后：可以調(diào)節(jié)饑餓激素水平，即食欲。不可或缺--脆弱擬桿菌（免疫調(diào)節(jié)）研究人員向免疫系統(tǒng)有缺陷的無菌小鼠植入脆弱擬桿菌后，免疫系統(tǒng)可以恢復(fù)正常，促炎T細(xì)胞和抗炎T細(xì)胞之間重回平衡狀態(tài)。2011年馬茲曼尼安第一次闡明了微生物與哺乳動(dòng)物之間的共生現(xiàn)象?！按嗳鯏M桿菌對(duì)人體非常有益，幫助我們彌補(bǔ)了人體本身DNA的不足，很多時(shí)候，它對(duì)我們的免疫系統(tǒng)發(fā)號(hào)施令，進(jìn)行操縱?！边@種操縱并不會(huì)抑制或減弱我們免疫系統(tǒng)的性能，相反，還有助于免疫系統(tǒng)發(fā)揮功能?！犊茖W(xué)》Science腸道微生態(tài)系統(tǒng)-作用正常生理狀態(tài)下，正常的腸道菌群對(duì)人體的維生素合成、促進(jìn)生長發(fā)育和物質(zhì)代謝以及免疫防御功能都有重要的作用，是維持人體健康的必要因素，也是反映機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的一面鏡子。

腸道微生態(tài)系統(tǒng)–例子1.對(duì)宿主的保護(hù)作用

組織學(xué)和解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。2.對(duì)宿主的營養(yǎng)作用

維生素B、K，泛酸、葉酸、氨基酸、脂質(zhì)和碳水化合物。3.參與機(jī)體物質(zhì)代謝

內(nèi)源蛋白質(zhì)等的代謝需要，腸道細(xì)菌產(chǎn)生β一葡萄糖醛酸酶、硫化酶等，4.促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收

有促進(jìn)腸道蠕動(dòng)功能，能促進(jìn)機(jī)體對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。5.菌群屏障作用預(yù)防性屏障和治療性屏障。6.防癌抑癌作用厭氧棒狀桿菌可激活人體內(nèi)免疫細(xì)胞，衛(wèi)生假說衛(wèi)生假說是指在兒童早期到的感染越少，則日后發(fā)展出過敏性疾病的機(jī)會(huì)愈大。廣泛使用抗生素，破壞人體細(xì)菌群落。剖宮產(chǎn)使重要的菌株無法通過母親的產(chǎn)道傳遞給嬰兒家庭規(guī)模都很小，細(xì)菌傳遞給小孩子的途徑減少。飲用水凈化工程減少與那些共生細(xì)菌接觸的機(jī)會(huì)。越來越多的人正在一個(gè)日益萎縮的微生物世界中出生和長大。

2.

腸道構(gòu)造及腸內(nèi)生態(tài)

人類的腸道系統(tǒng)小腸壁結(jié)構(gòu)絨毛腸內(nèi)細(xì)菌叢

人的腸內(nèi)約棲息著一百兆個(gè)細(xì)菌。腸內(nèi)細(xì)菌看起來就像繁茂的草叢，所以又稱為“腸內(nèi)細(xì)菌叢”。如果將一個(gè)人的腸內(nèi)細(xì)菌排成一列，其長度約可繞行地球2周多。醫(yī)學(xué)博士代田稔博士

腸道菌群的功能微生物菌群的3個(gè)功能營養(yǎng)免疫調(diào)節(jié)抗感染:屏障作用1種可能的負(fù)面影響:某些菌群引起某些腸道疾病?

脆弱的平衡

食物改變

壓力

抗生素

老化

攝入大量致病菌腸道疼痛過敏反應(yīng)(食物過敏,濕疹)腸道紊亂(腹瀉，便秘，腹脹……)菌群

腸道菌群健康人的胃腸道內(nèi)寄居著種類繁多的微生物，這些微生物稱為腸道菌群。腸內(nèi)菌群的變化因素腸道菌群失調(diào)癥腸道菌群按一定的比例組合，各菌間互相制約，互相依存，在質(zhì)和量上形成一種生態(tài)平衡，一旦機(jī)體內(nèi)外環(huán)境發(fā)生變化，特點(diǎn)是長期應(yīng)用廣譜抗生素，敏感腸菌被抑制，未被抑制的細(xì)菌而乘機(jī)繁殖，從而引起菌群失調(diào)，其正常生理組合被破壞，而產(chǎn)生病理性組合，引起臨床癥狀就稱為腸道菌群失調(diào)癥3.

益生菌與腸道健康

益生菌(probiotics)的概念是一類通過改善宿主腸道微生物菌群的平衡而發(fā)揮作用的活性微生物。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：益生菌具有改善腸道菌群結(jié)構(gòu),抑制病原菌,消除致癌因子,提高機(jī)體免疫力,降低膽固醇等重要的生理功效；益生菌的定義的變化1965年，Lilly：是對(duì)飼養(yǎng)動(dòng)物腸道菌群平衡有益的促進(jìn)物或微生物1991年補(bǔ)充：是含生理活性物質(zhì),能通過胃腸或定植于結(jié)腸或在腸道增殖,調(diào)整腸道菌群,提高機(jī)體免疫力的活的微生物后來發(fā)現(xiàn)，死菌體細(xì)胞成分或代謝產(chǎn)物也具有與活菌相同的生理功能；1996年，益生菌劑是含生理活性菌或死細(xì)胞(包含代謝產(chǎn)物與細(xì)胞組成),攝取后可改善粘膜表面菌群或酶的平衡,或刺激機(jī)體的特異性或非特異性免疫力的微生物制劑因此,從廣義上講,益生菌可以是單一菌株,也可以是多種菌株甚至是它們的發(fā)酵產(chǎn)物。即益生菌是一類對(duì)人體有益的微生態(tài)制劑(microecologics)。益生菌與健康的關(guān)系益生菌與人體健康的密切關(guān)系,使其作為一種生物添加劑在食品中廣泛應(yīng)用,發(fā)揮重要的生物學(xué)效應(yīng)；添加益生菌的食品可以改善消化功能,促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)；尤其對(duì)防止嬰幼兒、老年人腹瀉和消化不良、便秘等胃腸道疾病有重要作用。益生菌應(yīng)該具備的條件對(duì)宿主有益無毒性作用無致病作用能在消化道存活適應(yīng)胃酸和膽汁能在消化道表面定植能產(chǎn)生有用的酶類和代謝物在加工和貯存過程中能保持活性具有良好的感官特性。益生菌分類①乳桿菌類（如嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、詹氏乳桿菌、拉曼乳桿菌等）；②雙歧桿菌類（如長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、卵形雙歧桿菌、嗜熱雙歧桿菌等）；③革蘭氏陽性球菌（如糞鏈球菌、乳球菌、中介鏈球菌等）。還有一些酵母菌與酶。益生菌的種類益生菌主要是人類和動(dòng)物腸道內(nèi)正常生理性菌和非腸道菌。1989年FDA以及美國飼料監(jiān)察協(xié)會(huì)(AAFCO)公布了41種可用于飼料的安全菌株。1996年我國公布了10種菌：乳酸桿菌類、糞鏈球菌、雙歧桿菌類、酵母菌；DM423臘樣芽孢桿菌和SA38臘樣芽孢桿菌可用于動(dòng)物微生態(tài)調(diào)節(jié)劑。常用的益生菌菌種菌種菌株雙歧桿菌青春雙歧桿菌短雙歧桿菌兩岐雙岐桿菌嬰兒雙岐桿菌乳酸桿菌嗜酸乳桿菌保加利亞乳桿菌干酪乳桿菌發(fā)酵乳桿菌胚芽乳桿菌短乳桿菌纖維二糖乳桿菌乳酸乳桿菌某些鏈球菌糞鏈球菌乳鏈球菌嗜熱鏈球菌乙酸乳酸雙鏈球菌此外,明串球菌屬、足球菌屬、丙酸桿菌屬和芽孢桿菌屬的菌種也可用作益生菌。益生菌的功能1維持腸道菌群平衡，治療腸道功能紊亂

2抗癌、抗腫瘤作用3增強(qiáng)免疫系統(tǒng)的功能4營養(yǎng)作用5控制內(nèi)毒素的產(chǎn)生6延緩機(jī)體衰老7降膽固醇功能8抗高血壓功能9益生菌的其他功能1．維持腸道菌群平衡，治療腸道功能紊亂

益生菌能產(chǎn)生胞外糖苷酶，可降解腸粘膜上皮細(xì)胞的復(fù)雜多糖，而這些糖是潛在致病菌和結(jié)合細(xì)菌毒素的受體；通過酶的作用可以阻止?jié)撛谥虏【捌涠舅卦谀c粘膜上皮細(xì)胞的粘附和侵入。益生菌的代謝作用產(chǎn)生的酸，造成腸道內(nèi)的酸性環(huán)境，調(diào)節(jié)和促進(jìn)腸蠕動(dòng)，防止致病菌的定植，維持腸道正常的生理功能。2．抗癌、抗腫瘤作用益生菌的抗腫瘤作用是由于益生菌的存在及其生成的代謝產(chǎn)物優(yōu)化了腸道菌群的組合，增強(qiáng)了免疫功能，抑制了腫瘤細(xì)胞的增殖和致癌物質(zhì)的產(chǎn)生。Moore等人報(bào)導(dǎo)了對(duì)腸道菌群與癌癥間的關(guān)系,他們對(duì)不同地區(qū),不同飲食習(xí)慣，結(jié)腸息肉患者和腫瘤低發(fā)區(qū),挑選出的87名對(duì)象進(jìn)行研究,從這些人的糞便中分離出55-60個(gè)菌株作統(tǒng)計(jì)學(xué)處理；結(jié)果顯示,癌癥發(fā)病率的高低和膳食組分密切相關(guān),而含益生菌的膳食己被證明具有明顯降低癌癥發(fā)病率的功效。3．增強(qiáng)免疫系統(tǒng)的功能人體免疫功能會(huì)隨著年齡的增長而降低,免疫系統(tǒng)的功能失調(diào)將帶來健康問題,如過敏和炎癥反應(yīng)。益生菌能通過激活巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)細(xì)胞活性和增加免疫球蛋白(特別是IgA)的水平等來增強(qiáng)非特異性免疫和特異性免疫應(yīng)答。益生菌的活菌細(xì)胞、死細(xì)胞或是發(fā)酵產(chǎn)物都具有免疫調(diào)節(jié)功能。4．營養(yǎng)作用益生菌代謝產(chǎn)生的酸可促進(jìn)對(duì)維生素D、鈣和鐵離子的吸收。研究表明益生菌可合成多種維生素，如硫胺素、核黃素、尼克酸、吡哆醇、泛酸、葉酸和維生素B12。當(dāng)某些因素造成腸道菌群失調(diào)時(shí)，明顯表現(xiàn)出維生素缺乏癥。5．控制內(nèi)毒素的產(chǎn)生益生菌可抑制腸道中腐敗細(xì)菌的繁殖，從而減少腸道中內(nèi)毒素和尿素酶的含量，使血液中內(nèi)毒素和氨含量下降。6．延緩機(jī)體衰老益生菌能使機(jī)體中某些具有抗衰老作用的酶活性升高，使衰老的物質(zhì)濃度降低。7.降膽固醇功能許多研究證明益生菌可以降低膽固醇,每天吃酸奶可使血清膽固醇降低;8.抗高血壓功能近來,膳食療法來治療高血壓的研究很多,根據(jù)Tacano研究表明,益生菌食品能在一定程度上控制血壓。其抗高血壓效果在先天性高血壓老鼠實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí),從啤酒酵母和瑞士乳桿菌發(fā)酵乳中分離的三肽物質(zhì)(Val-Pro-Pro和Ile-Pro-Pro)具有抑制血管緊張素轉(zhuǎn)移酶活性的作用。9.益生菌的其他功能提高食物轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)人及動(dòng)物生長發(fā)育;改善人體健康水平,有益菌大量增殖,產(chǎn)生競爭性排斥作用,控制消化道疾病;消化分解抗?fàn)I養(yǎng)因子,如植酸、胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和非淀粉多糖，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的利用等；5.

認(rèn)識(shí)