雙歧桿菌生物特性及其功能研究進(jìn)展

（齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院，齊齊哈爾 161006 ）

雙歧桿菌最早是由法國科學(xué)家Tissier從嬰兒糞便中分離出的，具有Y形特征，G+C含量高，屬革蘭氏陽性的專性厭氧菌。雙歧桿菌與腸壁相互作用維護(hù)腸道內(nèi)生理環(huán)境，是維護(hù)人體腸道正常防御的重要益生菌。隨著對雙歧桿菌的不斷深入研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌分為多個(gè)種，具有抗菌、抗感染、免疫調(diào)節(jié)、降低膽固醇、抗腫瘤等多種生理功能，是人體重要的益生菌。雙歧桿菌在人類健康中的重要作用，使其已成為微生態(tài)領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。目前，雙歧桿菌在人類醫(yī)學(xué)、食品保健等方面有非常廣泛的研究，大多數(shù)被添加到乳制品中，以促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、分泌乳酸、抑制有害菌，保護(hù)腸道健康，其酸奶制品已成為較受歡迎的產(chǎn)品。本文將對國內(nèi)外對雙歧桿菌的研究進(jìn)展作一論述。

1 雙歧桿菌的生物活性與分類

1.1 分類

雙歧桿菌是人體腸道內(nèi)重要的一類優(yōu)勢菌群，形態(tài)多樣，因生長環(huán)境等其他因素影響呈彎曲桿狀，為有Y、L和V形等多種形態(tài)的非絲狀菌，多以單鏈或簇的形式出現(xiàn)。它們不形成孢子，不活動(dòng)，G+C含量高，屬于放射線菌科[1]。雙歧桿菌在母乳喂養(yǎng)后的新生兒體內(nèi)含量最高，其含量也隨著宿主自身?xiàng)l件變化不斷改變，成年人體內(nèi)含量相對減少[2]。雙歧桿菌的生長條件與溫度、pH值、接種量密切相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)其生長最適溫度為37～41℃，低于20℃或高于46℃均不生長。雙歧桿菌是一種耐酸微生物，最適生長環(huán)境的pH值在6.5～7之間，pH值低于4.5或高于8.5不利于菌體生長[3]。雙歧桿菌經(jīng)常出現(xiàn)在人類和動(dòng)物糞便、胃腸道、陰道、齲齒，污水、大黃蜂及乳制品中[4]。目前已經(jīng)分離鑒定的雙歧桿菌有四十余種，包括青春雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌等（表1）[5,6]。

1.2 雙歧桿菌的生物活性

雙歧桿菌表面存在脂磷壁酸、細(xì)胞壁肽聚糖、細(xì)胞壁蛋白質(zhì)三種抗原活性物質(zhì)，其中脂磷壁酸可與細(xì)胞膜相互作用，阻礙致病菌與細(xì)胞結(jié)合，發(fā)揮抗菌作用。雙歧桿菌又可分泌生物素、抗生素和多糖等活性抗原物質(zhì)，對機(jī)體起到免疫調(diào)節(jié)的作用[7]。

1.3 雙歧桿菌代謝酶系

雙歧桿菌菌體內(nèi)包含有特殊糖代謝酶系、蛋白肽代謝酶系、膽鹽水解酶系等多種酶系[8]。特殊糖代謝酶系：雙歧桿菌內(nèi)的果糖-6-磷酸鹽磷酸解酮酶(F6PPK)利用糖酵解的產(chǎn)物進(jìn)入三羧酸循環(huán)，提高葡萄糖的利用率，雙歧桿菌還可利用α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶特異性降解人體不能吸收的寡糖。蛋白肽代謝酶系：雙歧桿菌本身含有大量的L-亮氨酸肽酶，其主要作用于蛋白質(zhì)和多肽的N-末端殘基，雙歧桿菌代謝還可產(chǎn)生多種肽類水解酶，提高蛋白消化率，發(fā)揮降血脂等作用。膽鹽水解酶系：雙歧桿菌產(chǎn)生的膽鹽水解代謝酶能夠水解多種膽鹽，增強(qiáng)膽酸的抗菌活性。除此之外，雙歧桿菌可分泌N-亞硝胺降解酶、超氧化物歧化酶等多種物質(zhì)，在人體抗腫瘤及抗衰老多種過程中起重要作用。

表1 雙歧桿菌屬的分類

2 雙歧桿菌的生理功能

雙歧桿菌作為對人體有利的益生菌，已被發(fā)現(xiàn)具有多種生物學(xué)功能，對保持人體健康具有重要意義。

2.1 調(diào)節(jié)腸道菌群

腸道菌群由100多萬億個(gè)細(xì)菌組成，包括100多個(gè)種類、多種酶，通過不同過程的新陳代謝共同維持腸道微生態(tài)平衡，調(diào)控腸道內(nèi)功能。雙歧桿菌是 附在腸 膜表面的有益菌種，它能夠通過代謝產(chǎn)生有機(jī)酸和其他抗菌活性物質(zhì)，競爭性抑制有害細(xì)菌和病原菌的增殖或感染，改變腸道的理化特性，抑制致癌物的產(chǎn)生[9]。報(bào)道顯示，雙歧桿菌可通過將大量難消化的低聚糖代謝為乳酸和乙酸，改善腸道菌群環(huán)境及糞便 稠度，其制劑已被用于多種頑固性腹瀉的治療，對改善腸道疾病有重要作用[10,11]。由此可見，雙歧桿菌可調(diào)節(jié)腸道菌群，維護(hù)正常菌群的平衡，抵御外源有害微生物的入侵。其作用機(jī)制可能是通過雙歧桿菌的定制阻力和競爭性抑制構(gòu)成了防御屏障，其代謝物降解受體多糖產(chǎn)生有機(jī)酸，發(fā)揮了抑菌作用，另外自身代謝物可增加游離膽酸含量，抑制病原微生物生長，激活機(jī)體產(chǎn)生過氧化氫酶殺滅病原細(xì)菌等。其生理功能對緩解便秘和胃腸道功能障礙的患者有一定的治療意義[12]。

2.2 免疫調(diào)節(jié)與延緩衰老

機(jī)體自身免疫功能是通過對外來微生物的識(shí)別，抵御病原微生物入侵，防止感染的過程。隨年齡增長，人體免疫功能逐漸降低，造成人體自身免疫系統(tǒng)受損或退行性改變，引起感染性疾病。雙歧桿菌作為人體有益的細(xì)菌之一，具有免疫刺激作用，可促進(jìn)細(xì)胞因子、特異性抗體和非特異性抗體的產(chǎn)生，激活機(jī)體免疫監(jiān)視能力，增強(qiáng)機(jī)體的抗病力[7]。通過雙歧桿菌對大鼠關(guān)節(jié)炎調(diào)節(jié)作用的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌制劑可通過抑制下調(diào)關(guān)節(jié)炎標(biāo)記物的表達(dá)水平治療關(guān)節(jié)炎[13]。還可通過增加血液中超氧化物歧化酶的生物活性，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)自由基的清除，抑制血漿脂質(zhì)過氧化，增強(qiáng)胸腺和脾臟的抗氧化活性、改變基因表達(dá)，提高免疫功能，延緩衰老[12,14]。雙歧桿菌能夠直接或間接地參與維生素B族、維生素D、維生素K和鐵離子的合成和吸收，調(diào)控腸道內(nèi)氨基酸和尿素的形成，降低人體血氨濃度[15]。因此，雙歧桿菌對增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能、延緩衰老有重要意義。

2.3 抗腫瘤

隨著對雙歧桿菌研究的深入，眾多學(xué)者發(fā)現(xiàn)其在包括乳腺癌、結(jié)腸癌、胃癌、肺癌、肝癌、宮頸癌等在內(nèi)的越來越多癌癥中發(fā)揮抗腫瘤作用[16]。重組雙歧桿菌和WT1蛋白開發(fā)的疫苗，在白血病小鼠模型中發(fā)揮出顯著的抗腫瘤作用，其臨床可能性將會(huì)被進(jìn)一步證實(shí)[17]。雙歧桿菌能夠通過肝臟代謝中葡萄糖醛酸結(jié)合過程，調(diào)控腸道菌群代謝，進(jìn)一步調(diào)節(jié)細(xì)胞 亡、細(xì)胞分化，抑制細(xì)胞增殖，滅活致癌物活性，預(yù)防結(jié)腸癌的發(fā)生[18]。許多實(shí)體瘤都具有低氧和壞死的特性，雙歧桿菌能夠選擇性地定位于腫瘤缺氧區(qū)進(jìn)行增殖，通過雙歧桿菌對乳腺癌腫瘤組織的特異性靶向作用，改變組織聲學(xué)特性，增強(qiáng)高強(qiáng)度聚焦超聲對腫瘤的抑制作用，這為治療乳腺癌提供了新的思路[19,20]。

2.4 調(diào)節(jié)脂肪代謝（降低膽固醇、改善蛋白質(zhì)吸收）

脂肪代謝包括合成和分解兩個(gè)過程，兩者通過調(diào)控脂肪代謝相關(guān)基因和相關(guān)酶活性共同調(diào)節(jié)脂肪代謝過程[21]。雙歧桿菌可通過活化巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，從而抑制前脂肪的成脂分化，介導(dǎo)調(diào)節(jié)脂肪代謝功能，對降低心血管疾病發(fā)病率具有重要意義[22]。眾所周知，動(dòng)脈粥樣硬化及心腦血管疾病在老年人中發(fā)病率居高，降低膽固醇對于疾病治療起著重要的作用。腸道菌群中雙歧桿菌、乳酸桿菌、消化鏈球菌等具有降解膽汁酸的作用，可減少膽酸與膽固醇的再吸收。因此，膽固醇和膽汁酸的代謝與腸道菌群密切相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌可通過抑制膽固醇吸收，降低人體血液中甘油三酯和總膽固醇含量，對老年人心血管疾病預(yù)防及治療有重要的意義[23,24]。

2.5 營養(yǎng)調(diào)節(jié)

雙歧桿菌的營養(yǎng)作用很早就被證實(shí)。其可改善蛋白質(zhì)的代謝，這種作用有利于嬰兒乳蛋白的吸收；自身通過代謝為人體提供必需的B族維生素、其他維生素和各種氨基酸；腸道內(nèi)的雙歧桿菌可產(chǎn)生有機(jī)酸，致使環(huán)境中pH值降低，有利于促進(jìn)維生素D及鈣、鐵、鋅等元素的吸收，為機(jī)體提供營養(yǎng)物質(zhì)[25]。重癥急性胰腺炎是一種高危的急腹癥，病情極易惡化、并發(fā)癥多，可引起患者繼發(fā)性多功能器官功能障礙，腸道 膜屏障功能損壞導(dǎo)致患者營養(yǎng)攝入困難，還可能導(dǎo)致繼發(fā)性感染和休克，極大地威脅患者的生命。研究發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌不僅能夠?yàn)榛颊吒纳凭浩胶?、保護(hù)腸道完整性、提供腸內(nèi)營養(yǎng)，還能提高免疫功能，恢復(fù)腸道 膜屏障功能，防止細(xì)菌和內(nèi)毒素易位，降低感染性并發(fā)癥的發(fā)生率[26,27]。重癥腦癥也常常伴隨著吞咽困難、意識(shí)障礙等并發(fā)癥，由于長時(shí)間臥床進(jìn)食或肢體癱瘓等原因可造成患者胃腸功能紊亂，導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)營養(yǎng)不良、免疫功能低下等問題。益生菌可通過腸道營養(yǎng)為患者提供能量，維持正常的上皮細(xì)胞穩(wěn)定，促進(jìn)恢復(fù)腸道和免疫功能[28]。由此可見，雙歧桿菌可以改善由于疾病導(dǎo)致的患者營養(yǎng)不良、腸道功能障礙等問題，對臨床治療效果的提高有很大幫助。

表2 雙歧桿菌相關(guān)制劑治療疾病機(jī)制

3 雙歧桿菌制劑

隨著對雙歧桿菌的研究深入，人們通過體外培養(yǎng)將其制成活菌制劑，已開發(fā)出多種微生態(tài)制劑，并已經(jīng)廣泛進(jìn)入到人們的日常生活中。特別是人們對更高質(zhì)量的益生菌乳制品的需求，使得雙歧桿菌成為非常有價(jià)值的添加劑。

3.1 在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

雙歧桿菌具有益生菌的優(yōu)勢，能夠維護(hù)腸道菌群平衡，建立生物學(xué)屏障機(jī)制，具有抵制外源有害菌入侵、為機(jī)體提供營養(yǎng)、抗氧性和耐酸性強(qiáng)等特性，已被制成多種微生態(tài)制劑使用[28～33]（表2）?，F(xiàn)國內(nèi)比較常見的雙歧桿菌制劑包括回春生膠囊、三株口服液、雙歧王、培菲康、金雙歧、生態(tài)源口服液、五株王功能液、威特、康健活性功能液、普樂拜爾等，具有改善腸道菌群、延緩衰老、增加鈣質(zhì)吸收等功能，用于預(yù)防和治療疾病[34,35]。已有研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌活菌制劑對糖尿病、急性淋巴細(xì)胞白血病、新生兒黃疸等疾病有治療作用[30,31,36]。

3.2 食品

目前，國內(nèi)外利用雙歧桿菌作為益生菌應(yīng)用到乳制品加工中，生產(chǎn)牛奶、酸奶、啤酒、冰淇淋、飲料、餅干等食品，以促進(jìn)人體胃腸道的吸收，提供必要的維生素和微量元素。日本最早于1971年開發(fā)出首款雙歧桿菌制品，至今已開發(fā)出50多個(gè)乳制品[4]。雙歧桿菌還可作為發(fā)酵劑添加到面包中，減少食品中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，對人體發(fā)揮潛在營養(yǎng)作用[36]。雙歧桿菌食品類主要是酸奶、奶粉，其中酸奶中加入雙歧桿菌不僅能提高產(chǎn)力，縮短凝乳時(shí)間，酸奶的口感和味道也更容易被大眾接受，且可大規(guī)模生產(chǎn)。現(xiàn)在市面上可見的各種乳制品中很多是雙歧桿菌制品，其口感很受各年齡段人群的喜愛。

4 結(jié)語

雙歧桿菌作為一大類優(yōu)生細(xì)菌，眾多的生物學(xué)功能為腸道疾病治療提供了新的思路。其是非常有價(jià)值的膳食添加劑，也是醫(yī)藥衛(wèi)生方面的有效微生態(tài)制劑。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對雙歧桿菌的研究，除了其自身的功能外，可以在基因組學(xué)方面加以重視，從而開發(fā)出更多類型的益生菌，為人類創(chuàng)造出更有價(jià)值的微生態(tài)制劑。