双歧杆菌对人体的生理作用及研究进展

关键词： 双歧杆菌 微生态学 免疫调节 

　　存在于人体消化道内的菌数可达100万亿，菌体总重量约1.0～ 1.5公斤，占人体总重的1/50～1/60，与人体的肝脏重量相当，而产生酶的量却远远超过了 肝脏所产生的量。因此人体的生理、免疫、营养、消化、抗肿瘤、生物拮抗、药物效能和抗 衰老等都离不开其自身携带的微生物群［1］。 婴儿出生2～3日后双歧杆菌开始增殖，5日后达最高峰并占绝对优势，在肠道内菌丛中占99% 。但随着人的年龄增高，双歧杆菌在肠道内逐渐减少，体弱多病的老人肠道内该菌几乎消失 ，而健康人仍能保持一定的双歧杆菌在肠道内存在。这也反映出人体肠道内双歧杆菌的数量 乃是检验人是否健康的一个指标。自法国巴斯德研究院的Tissir发现双歧杆菌后，经过人们 多年努力不懈的研究，现已认识到该菌是人体重要的益生菌，是人体肠道内数量占优势的一 种菌，终生存在于人体并与健康息息相关。多年来，伴随着微生态学理论体系的形成和 辨证思想的引入，人们对双歧杆菌的研究、认识和开发利用也发生了质的飞跃。
　　1　双歧杆菌的形态及生理生化特征
　　双歧杆菌是革兰氏阳性多形态杆菌，呈Y字形、V字形、弯曲状、刮勺状等形态，其典型的特 征是有分叉的杆菌，因而取名为bifidus，拉丁语源是裂开、分开之意。双歧杆菌不形成芽 孢，亚甲兰染色菌体着色不规则，无运动性，专性厌氧，过氧化酶阴性，不还原硝酸盐，吲 哚反应阴性，明胶液化阴性，联苯胺反应阴性；最适生长温度37～41℃，最适发酵温度35～ 40℃，最低生长温度25～28℃，最高生长温度43～45℃；起始生长pH值为6.7～7.0，在 pH值为4.5～5.0以下或pH值为8.0～8.5以上的环境中都不生长。双歧杆菌对糖类碳水化 合物的分解代谢途径不同于乳酸菌的同型或异型发酵，而是经由特殊的双歧支路，其中果糖 -6-磷酸酮酶是其关键性的酶。对葡萄糖代谢是按果糖-6-磷酸酮酶途径水解，最后生成乙酸 和乳酸，二者摩尔比为1.5∶1，不生成CO2、丁酸、丙酸；DNA碱基组成摩尔百分比为57 ～68。
　　2　双歧杆菌对人体的生理功能
　　有关双歧杆菌能提高人体肠道抗病力这方面的生理功能有不少的研究和报道，已为人们所熟 悉。本文将着重从以下几个方面阐明其对人体的生理作用。
　　2.1　抗菌性　双歧杆菌对腐败菌及病原菌、病原性埃希氏大肠杆菌、金 黄色葡萄球菌、痢疾志贺氏菌、伤寒沙门氏菌、变形菌、白假丝酵母等具有抑制作用。双歧 杆菌所显现的抗菌作用除了其产生的多种有机酸导致肠道pH值下降而抑制腐生菌外，该菌在 生长到一定阶段还可产生一种抗菌物质bifidin，对一些腐生菌(金黄色葡萄球菌、黄色微球 菌 )也有抑制作用［2］。双歧杆菌还可使偶联型胆汁酸分解为游离型胆汁酸，该种酸 对细菌抑制作用更强。腐生菌被抑制后，人体内的吲哚、酚、氨和尸胺等有害物质也明显减 少。
　　2.2　改善维生素的代谢　双歧杆菌不仅产生各种维生素如VB1、 VB2、VB6、VB12、烟酸和叶酸等以供人体所需，还能通过抑制某些 维生素分解菌来保障维生素的供应。例如，它能抑制分解VB1的解硫胺素的芽孢杆 菌。
　　2.3　防止便秘的作用　老年人及患病体衰病人易患习惯性便秘，而长期 便秘能引起头痛、恶心、食欲不振，甚至引起结肠癌。服用双歧杆菌可促进肠管蠕动，又由 于双歧杆菌产生的有机酸可使肠管内渗透压增高，水分分泌亢进，粪便中水分增高而缓解便 秘。
　　2.4　肝功能的改善　肠道内腐生菌产生的大量吲哚、硫化氢、胺等代谢产物 需在肝脏中由酸解毒，随后以葡糖醛酸盐和硫酸盐等形式排除，若不及时解毒将导致肝功能 紊乱和循环系统失常、干扰神经系统并影响睡眠。双歧杆菌在肠道内可吸收利用这些含氮有 害物质，抑制产胺的腐败菌，降低肠道内的pH值，使氨变为难于吸收的离子型，达到降低血 氨的功效。
　　2.5　增强免疫功能　双歧杆菌在肠道内通过诱导免疫原反应增强人体免 疫机能。其机理是双歧杆菌对肠道免疫细胞产生刺激，通过提高肠道免疫球蛋白A(LgA)浆细 胞产生能力而起到防止疾病的效果。
　　2.6　预防肠道肿瘤　肠道腐生菌在代谢中会产生许多胺类致癌物质，有 的还能将一些致癌前体物转化为致癌物，双歧杆菌通过抑制腐生菌的生长和分解致癌物质而 起到预防肠道癌的作用［3］。
　　3　有关双歧杆菌生理活性研究的进展
　　目前，作为双歧杆菌的潜在能力，最引人注目的是其生理活性，诸如免疫赋活作用、抗肿瘤 、降血脂、抗癫痫症以至其亚细胞结构成分对机体免疫系统的调节机制等的研究都在不断的 深入，且方兴未艾。现将有关这方面的研究进展介绍如下。
　　3.1　双歧杆菌及其表面分子的免疫增强作用　双歧杆菌的免疫增强作用可谓 贯穿于上述各种作用的机理中。如将双歧杆菌及其表面结构成分作为生物应答剂经口服或非 胃肠途径增强宿主的免疫监视功能，可增强各种细胞因子和抗体的产生，提高NK和巨噬细胞 活性，提高局部或全身的防御功能，发挥自稳调节、抗感染、抗肿瘤效应。据重庆医科大的蓝景刚等研究报道说明了分叉双歧杆菌全菌、脂磷壁酸(LTA)、细胞壁肽聚糖(WPG)都能增强小鼠脾NK、LAK细胞杀伤肿瘤靶细胞的活［4］。大连医科大学康白等［5］的研究报 道也提示双歧杆菌可通过调节机体的免疫系统发挥抗肿瘤的作用。由此可见，利用双歧杆菌 作为一种免疫调节剂，通过提高宿主的免疫力还可以开展对系列性疑难病症如类风湿、强直 性脊髓炎乃至癌症等的防治［6］。
　　3.2　改善脂质代谢　在佳木斯医学院张磊艺等的研究［7］中， 观察了双歧杆菌复合制剂对高脂血症患者脂质代谢的影响，结果表明双歧杆菌可以降低血清 胆固醇和甘油二酯，具有改善脂质代谢紊乱的作用。微生态学的研究已经发现某些肠道有益 菌确 实能将胆固醇氧化还原为类固醇排出体外，干扰并减少胆酸与胆固醇的再吸收［8］ ，使血及肝脏中的胆固醇降低。
　　3.3　抗衰老作用　口服双歧杆菌能明显增加血液中超氧化物歧化酶(SOD) 的活性和含量，从而减少自由基参与的氧化反应导致的机体衰老，故双歧杆菌在抗衰老过程 中发挥了极为重要的作用［9］。
　　3.4　对癫痫症的治病作用　许我实验证明癫痫症的发作与脑内GABA(γ- 氨基丁酸)密切相关，故许多经曲的抗癫痫药物都是通过改变脑内GABA水平或调节GABA受体 而 发挥作用。脑内GABA是在脑内谷氨酸脱羧酶(GAD)作用下脱羧而成，此反应需VB6作 辅酶。在实验模型中观察到外源性VB6并无明显的抑制效应，但投喂双歧杆菌的实验 动物却对癫痫症的发作有明显的抑制效应，这可能与双歧杆菌在肠道内产生大量VB6 有关［10］。
　　4　如何开发利用双歧杆菌制品
　　双歧杆菌制品是利用宿主自身的优势生理细菌-双歧杆菌作发酵剂，通过化发酵扩大生 产制成活菌制剂，再回归宿主原来的生境，达到调节或维持机体正常生理状态的制品。目前 国内外市场上有关双歧杆菌的商品根据其机能可分为双歧杆菌食品、含有双歧杆菌及其生长 促进物质的特定保健性食品、双歧杆菌药品。根据所使用的菌种数的不同，又可以分为单菌 株制剂和联菌株制剂。最为常用的菌种是从人的肠道中分离出的，它们是：(1)两歧双歧；( 2)婴儿双歧；(3)短双歧；(4)长双歧；(5)青春双歧。其中婴儿双歧和短双歧只在婴儿的肠 道内存在并占优势，随着人的年龄增高则逐渐减少和消失；成人的肠道内则以青春双歧和长 双歧为主，由于长双歧所带有的葡萄糖苷酶存在一定的异议［11］，因而应用较少 。而青春双歧杆菌的免疫激活的活性优于其它双歧杆菌［12］，应用变得越来越广 泛。
　　从国内外双歧杆菌制品的开发趋势来看，要求如何锻炼菌体适应在工艺操作中变换的不利于 双歧杆菌存活的理化环境下，保持存活的的数量和质量，特别是使活菌安全通过胃酸的第一 关，以及耐氧驯化等；如何提供足量的活菌以便充分发挥其生理功能；如何开发与其它双歧 因子或中药成分配合的新产品；如何选用双歧杆菌属中的各个成员，甚至动员或调整昆虫( 如蜂蜜消化道)、禽、畜肠道内的双歧杆菌属的有效筛选与补充；这些工作不但十分重要， 而且都已提到研究开发工作的日程上来。
　　4.1　双歧杆菌生产用株的选育　根据不同的生产要求，选育出不同性能 的菌株。例如在酸乳生产中，要求选育出醋酸产生比相对低一些以不影响口味为佳，但同时 各种维生素的产生量要求高一些。日本这方面研究较多，现已成功筛选出了耐酸、耐氧等性 能的菌株。但完全需氧的菌株尚未育出。甚至应用基因工程手段来构建新菌株，如将双歧杆 菌分泌酸的序列(DNA)切下，插入大肠菌并克隆表达。
　　4.2　联菌株的应用　从目前所应用的多菌株的形势看，双歧杆菌与乳酸 菌及链球菌(食用型)的配合比较理想。但多菌株的配合并不是随意可取的，而是需要进行严 格的相乘性培育及检验的。另外，双歧杆菌的增殖性比其它厌氧菌的增殖性要弱，要选育一 组多菌株也是比较难的问题，还有多菌株发酵过程中，种子液的加入及发酵方式也是一个十 分重要的问题。
　　4.3　双歧杆菌与其它功能性成分配合的产品
　　4.3.1　双歧杆菌与双歧因子配合的产品　这类产品主要以双歧杆菌与寡 糖配合为中心。而且寡糖的种类和纯度的要求越来越高，虽然该类制品的效果比较理想，但 与此同时，寡糖的生产及技术要求难度大、成本高。所以，目前的研究就是要寻找其它的双 歧因子与双歧杆菌配合，如日本研究微生态的前辈光冈足之研究的葡萄糖酸制品、精氨酸类 的产品等。因此，利用有机酸作为双歧因子代替低聚糖在这方面的显著位置，用于食品的开 发生产上有着广阔的前途，更为重要的是对青春双歧杆菌有着选择性的增殖作用，以便进一 步发挥其特有的免疫激活作用。
　　4.3.2　双歧杆菌与中药成分的配合　一些中药成分对双歧杆菌具有促生 作用，如日本富山医科药科大学的小桥恭先生研究了“大黄”与双歧杆菌的关系，目前人参 抽提液与其他寡糖配合的产品也已经问世。
　　4.4　双歧杆菌新剂型的开发　目前从国内外双歧杆菌生产的剂型来看有 口服液、粉剂、片剂、胶囊、颗粒等制剂。因为双歧杆菌的耐酸性偏低，不论何种剂型的产 品都必需经过消化道尤其是胃酸，因而很容易失去活性。而日本森下仁丹公司［13］ 采用疏水微胶囊技术研制的Bifina10号，一次性把10亿个活菌安全通过胃酸第一关直接关 进肠道，构思新颖，举世瞩目。目前该公司正在世界多个国家和地区申请专利，准备打入市 场。还有深圳职业技术学院生物应用工程系最新研制的用包埋法生产的青春双歧杆菌粉和片 剂也大大提高了活菌的稳定性，扩大了产品的应用面。
　　4.5　扩大利用面，促进双歧杆菌的全面利用　双歧杆菌富含B族维生素，其含 量和种类甚至超过了酵母，而且死菌体也可以作为营养强化剂。该菌的代谢产物富含L(+)乳 酸和一些酶类，可用来生产微生态护肤品或其它化妆品，三株公司的“生态美系列”可谓创 造了一个全新的概念。除用于食品医药外，双歧杆菌还可以应用于畜牧业。双歧杆菌是一种 广泛分布于暖血动物肠道的有益菌［14］，可利用该类菌来促进畜禽的健康生长； 甚至还可以利用双歧杆菌来延长蜜蜂的寿命等，这些都将产生巨大的社会效益。
　　5　展望
　　对于双歧杆菌的生理活性如免疫赋活作用、抗肿瘤、抗变异原性、降低胆固醇、降血压、预 防骨质疏松等疑难病症，其效应本身与作用机制还有待于深入研究。而随着双歧杆菌 的研究 与开发，也必将有助于营养学、生、病理及保健的探索与阐明出现新的显著的突破 。展望21世纪，人类社会将进入更加繁荣与健康，对双歧杆菌开发利用的科学与技术将不断 进步，其产品也必将有着巨大的潜力和广阔的市场。■　
　　［1］康白.微生态学正在迅猛.微生态学杂志，1995，(4)：1.
　　［［2］Anand,S K and Singh,R S Culturd Diary Products.J,1985,(20):21.
　　［3］蔡访勤.肠道菌群、食物与结肠癌.中国微生态学杂志，1992，(3)：72.
　　［4］蓝景刚.双歧杆菌及其表面分子的免疫增强作用.中国微生态学杂志，1999，(3)：129.
　　［5］塞红.青春双歧杆菌DM8504菌株对小鼠体内Hca-F25/16A3-F肿瘤细胞抑制作用的初步研究.中国微生态学杂志，1998，(4)：196.
　　［6］康白.微生态学原理.大连出版社，1996.
　　［7］张磊艺.双歧杆菌复合制剂对脂质代谢的影响.中国微生态学杂志，1997，(3)：35.
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　　［11］李雪驼，等.日本微生态制剂人用双歧杆菌相关制品的现状.中国微生态学 杂志，1996；(3)：61.
　　［12］王霞.双歧杆菌研究进展.中国微生态学杂志，1997，(2)：62.
　　［13］森下仁丹公司.New products information.Bifidus,1994,7(2):255.
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