乳酸桿菌的生理功能及應(yīng)用研究

乳酸桿菌的生理功能及應(yīng)用研究

無菌是指含有活菌或細(xì)菌成分、代謝產(chǎn)物和寄生蟲的生物制品。乳酸桿菌是抗生素的重要成員，被認(rèn)為是一種應(yīng)用前景的微生物。本文從乳酸桿菌的生理功能、應(yīng)用研究及其應(yīng)用前景等方面進(jìn)行如下綜述。1乳酸為主,ph對生長乳酸菌是革蘭氏陽性菌,不形成芽孢,觸媒陰性,細(xì)胞色素缺失,兼性厭氧,營養(yǎng)需求苛刻,耐酸,在糖發(fā)酵時(shí)行嚴(yán)格的發(fā)酵方式,終產(chǎn)物以乳酸為主。其生長溫度在20~53℃,最適溫度為30~40℃;耐酸,最適pH通常為5.5~6.0。目前,已經(jīng)從哺乳動(dòng)物的糞便、陰道分泌物、奶酪和酸菜等分離到40余種乳酸桿菌,包括植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌和羅伊乳桿菌等,共同屬于乳酸桿菌屬。乳酸菌不僅已廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)、食品加工業(yè),隨著研究的深入,也在一些疾病治療中得以應(yīng)用,用于增強(qiáng)患者的免疫、營養(yǎng)、生長刺激等。2乳酸桿菌的生理功能2.1提高乳酸桿菌的免疫作用乳酸桿菌提高免疫力主要表現(xiàn)在兩方面:一是非特異性免疫,具有早期抗感染作用。主要包括增強(qiáng)黏膜屏障功能、加強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力、刺激細(xì)胞產(chǎn)生各種細(xì)胞因子來控制炎癥反應(yīng)強(qiáng)度等。如乳酸桿菌能使正常人體內(nèi)中性粒細(xì)胞表面受體CR1、CR3和FcRⅢ的FcR表達(dá)增多,提高吞噬能力,但在過敏者體內(nèi)乳酸桿菌LGG卻能使這些受體減少,通過降低吞噬能力,減弱過敏反應(yīng)。二是刺激特異性免疫應(yīng)答。如增加黏膜表面和血清中IgA和IgM、IgG水平以強(qiáng)化體液免疫,促進(jìn)T、B淋巴細(xì)胞的增殖和成熟,加強(qiáng)細(xì)胞免疫。乳酸桿菌能減少特異性皮炎的發(fā)生,減輕過敏反應(yīng)程度、調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡。此效應(yīng)是通過菌群基因組DNA刺激、外周血單核細(xì)胞(PBMCs)誘導(dǎo)產(chǎn)生的,且與乳酸桿菌進(jìn)入機(jī)體的劑量有關(guān);在正常的體液免疫中,能使機(jī)體針對外來抗原的抗體產(chǎn)生增多。但在過敏者體內(nèi),卻可抑制機(jī)體內(nèi)針對過敏原的抗體產(chǎn)生,還可提高B細(xì)胞針對有絲分裂原的增殖能力。Schiffrin等發(fā)現(xiàn)約氏乳桿菌Lj1和乳酸雙歧桿菌Bb12能在體外增強(qiáng)吞噬細(xì)胞對大腸桿菌的吞噬作用;噬熱鏈球菌在同沙門氏菌一起使用時(shí)可起到免疫佐劑的作用,顯著提高血清中的IgA含量。Gill列出了1985到1995年間的一些乳酸菌在人和動(dòng)物上實(shí)驗(yàn)的報(bào)道,結(jié)果均表現(xiàn)出正面效果。2.2乳酸菌抑制涉及雜質(zhì)的增加乳酸菌對腸道黏膜表面的黏附能力,是拮抗腸道病原微生物定植及集群生長的先決條件,并且對免疫調(diào)節(jié)及促進(jìn)受損黏膜的修復(fù)都很重要。乳酸桿菌主要通過兩種方式拮抗微生物,一是生長過程中分泌抗菌素物質(zhì),來達(dá)到抑制致病類型的有害菌和外源病原菌的目的。通過分泌有機(jī)酸、過氧化氫、二氧化碳、丁二酮等抑制有害菌的入侵,糾正腸道菌群失調(diào),重建健康的生態(tài)環(huán)境。研究表明,很多乳酸菌還能產(chǎn)生細(xì)菌素。Harris等在研究乳酸菌對單胞增生李斯特菌的抑制作用時(shí)發(fā)現(xiàn),乳桿菌UAL11、明串珠球菌UAL14、乳酸片球菌PAC1.0培養(yǎng)物無細(xì)胞上清液,經(jīng)過堿中和、超濾或熱處理后,仍表現(xiàn)出抑制活性?？梢酝茰y,這三株菌是通過細(xì)菌素發(fā)生作用的。二是與病原菌競爭生存空間。乳酸桿菌一般是腸道菌群中的優(yōu)勢菌種,數(shù)量占絕對優(yōu)勢,其消耗掉流至腸道后段的有限的營養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等,從而抑制病原菌的生長繁殖。2.3對宿主的影響有研究表明,小麥、大麥、稻米、小米及玉米等谷物進(jìn)行乳酸菌發(fā)酵后,營養(yǎng)價(jià)值大大提高。畢德成用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發(fā)酵玉米粉和小麥粉后,賴氨酸、蛋氨酸、硫胺素和核黃素等含量均有所增加,總體營養(yǎng)價(jià)值有明顯提高。這也表明乳酸菌在體內(nèi)如能正常發(fā)揮代謝活性,就能直接為宿主提供部分可利用的必需氨基酸和部分維生素,提高礦物質(zhì)元素的生物學(xué)活性,進(jìn)而達(dá)到為宿主提供必需營養(yǎng)物質(zhì),增強(qiáng)動(dòng)物的營養(yǎng)代謝,直接起到促生長作用。除了上述直接作用外,乳酸菌產(chǎn)生的酸性代謝產(chǎn)物使腸道環(huán)境偏酸性,而一般的消化酶的最適pH值為偏酸性,加強(qiáng)腸道的蠕動(dòng)和分泌,同時(shí)也促進(jìn)養(yǎng)分的消化吸收。乳酸桿菌能促進(jìn)重要維生素的生成,如人體內(nèi)主要的B族維生素葉酸,能減少同型半胱氨酸的產(chǎn)生,對抵抗慢性疾病有重要作用。而該葉酸就是由乳酸乳球菌和植物乳酸桿菌合成的,同時(shí)又被加式乳酸桿菌所消耗,如此形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)循環(huán)。此外,乳酸桿菌還是重要的植酸酶,能將不可溶性的營養(yǎng)成分水解為可溶性,加速腸道對營養(yǎng)素的吸收。3作為免疫接種疫苗目前,乳酸桿菌制劑已被應(yīng)用于腸道的微生態(tài)治療。乳酸桿菌另一個(gè)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力的是作為免疫接種的疫苗載體。乳酸桿菌是健康婦女陰道正常菌群中優(yōu)勢菌。有實(shí)驗(yàn)證明乳酸桿菌有免疫增強(qiáng)作用,可提高機(jī)體巨噬細(xì)胞的吞噬功能,對婦女陰道炎的發(fā)病有非常重要的生物拮抗作用。3.1乳酸桿菌對人類的影響3.1.1乳酸桿菌對乳腺癌骨髓瘤細(xì)胞生長和分化的影響人們對食品及藥物抗突變、抗癌作用的研究已開展多年。近年,關(guān)于腸道中菌群的抗癌作用也引起廣泛關(guān)注。乳酸桿菌能夠抑制人體某些腫瘤的發(fā)生發(fā)展,其能結(jié)合致癌物質(zhì)隨糞便排出,減少其形成、活化及滯留機(jī)會(huì)。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn),長期食用酸奶制品可降低乳腺癌、結(jié)直腸癌、胃癌及膀胱癌的發(fā)生率。乳酪乳桿菌對乳腺癌MCF7細(xì)胞生長有抑制作用;從人糞便分離的2種乳酸桿菌(HN1和HA8)對骨髓瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的抑制增殖作用。臨床應(yīng)用中,乳酸桿菌主要與其他治療手段相結(jié)合,可增強(qiáng)療效,降低副作用。3.1.2乳酸桿菌對腸道炎癥反應(yīng)的影響創(chuàng)傷、感染患者機(jī)體內(nèi)大多存在胃腸道過度炎癥反應(yīng),嚴(yán)重者可引起膿毒血癥和多器官功能衰竭。大量研究顯示乳酸桿菌能減輕腸道炎癥反應(yīng),降低腸道內(nèi)毒素血癥。HENRIK等對腹內(nèi)感染大鼠應(yīng)用添加乳酸桿菌的腸內(nèi)營養(yǎng)與慶大霉素進(jìn)行抗感染比較。結(jié)果顯示:乳酸桿菌組于12h內(nèi)毒素血癥消失,慶大霉素組下降86%,24h時(shí)只有乳酸桿菌起作用,內(nèi)毒素血癥水平下降47%。此外,乳酸桿菌還提高了吞噬細(xì)胞的吞噬能力。3.2乳酸桿菌對動(dòng)物的影響3.2.1乳酸桿菌對拾遺瞳膠酶活性的影響乳酸桿菌是豬腸道正常菌群中重要的優(yōu)勢菌之一,對改善腸道內(nèi)環(huán)境、維持豬體內(nèi)正常的微生態(tài)平衡,具有十分重要的意義。但韓春艷等研究認(rèn)為,乳酸桿菌對2周齡以上的仔豬沒有表現(xiàn)出良好的促生長作用。添加乳酸桿菌可顯著提高斷奶仔豬胰臟和十二指腸食糜中淀粉酶和脂肪酶的活性,提高平均日增重和飼糧粗脂肪表觀消化率。據(jù)此認(rèn)為,日糧中添加乳酸桿菌后,仔豬生長性能的提高與仔豬脂肪酶活性和粗脂肪表觀消化率的提高有關(guān)。3.2.2乳酸桿菌,減少大腸桿菌及腹瀉Red-mend1968年報(bào)道,乳酸桿菌經(jīng)口飼喂仔豬可以減少下痢、改善發(fā)育。Muralidhara報(bào)道,給剛出生的仔豬飼喂乳酸桿菌可以減少大腸桿菌數(shù)量,糞便中乳酸桿菌與大腸桿菌的比例達(dá)到1280∶1,而未飼喂乳酸桿菌組的比例為2∶1,此比例的提高可以保護(hù)動(dòng)物抵抗腸致病性大腸桿菌的侵襲,預(yù)防腹瀉。4進(jìn)一步研究的問題乳酸桿菌在胃腸道菌群平衡調(diào)節(jié)中