雙歧桿菌綜述

1、雙歧桿菌生物學(xué)作用及其應(yīng)用棗莊學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院學(xué) 年 論 文（本科生）題 目: 雙歧桿菌生物學(xué)作用及其應(yīng)用 學(xué)生姓名 田茵茵 指導(dǎo)教師李言秋專 業(yè) 生物科學(xué) 級 別 2011級 摘要目的:歸納總結(jié)雙歧桿菌生物學(xué)作用及其研究進(jìn)展。方法：查閱了近年來的文獻(xiàn),綜述了近年來對雙歧桿菌研究的新進(jìn)展。結(jié)果：雙歧桿菌具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗感染、抗衰老、降血脂和營養(yǎng)保健等一系列特殊生理功能1。結(jié)論：雙歧桿菌具有多種生物學(xué)功能，有潛在的預(yù)防和治療疾病的作用，在食品工業(yè)和藥品開發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的前景。關(guān)鍵詞：雙歧桿菌；生理特性；保健功能第1章 引言雙歧桿菌歸屬于放線菌科雙歧桿菌屬，專性厭氧，革蘭氏陽性，成桿狀，不

2、形成芽孢，不運(yùn)動。因為它能發(fā)酵糖類，產(chǎn)生大量乳酸，又稱為乳酸菌。它可利用葡萄糖，乳糖，半乳糖和果糖。一般將果糖作為碳源，將氮作為唯一可利用的氮源。與人類相關(guān)的雙歧桿菌菌株有：雙歧桿菌Biovars a和b，長雙歧桿菌Biovars a和b，嬰兒雙歧桿菌，短雙歧桿菌，青春雙歧桿菌Biovars a和b和c，梭形雙歧桿菌，鏈狀雙歧桿菌，假鏈狀雙歧桿菌和齒狀雙歧桿菌2。雙歧桿菌是母乳喂養(yǎng)嬰兒腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌，占母乳喂養(yǎng)嬰兒糞便中總微生物群落總數(shù)的99%。它也是成人腸道中占絕對優(yōu)勢的正常寄宿菌。它可以存在于小腸，但數(shù)量比在大腸和糞便中少。同時它也存在于人的口腔、陰道、許多動物的消化道，還可發(fā)現(xiàn)于污水中。

3、第2章 雙歧桿菌的生理特性2.1 形態(tài)雙歧桿菌形態(tài)多變，因不同種，不同齡及不同生長環(huán)境而呈現(xiàn)多種形態(tài)。有短桿較規(guī)則型或纖細(xì)桿狀具有間隙末端的細(xì)胞，也有球形、棍棒狀、匙型或多種分枝、分叉型，典型形態(tài)特征是具有分叉的桿菌3。菌落光滑、凸圓、邊緣完整，乳脂呈白色，閃光且質(zhì)地柔軟，由此而得名雙歧桿菌4。2.2 生活條件與生存特點雙歧桿菌最適生長溫度是37-41，在25-28或43-45也能生長。初始生長PH6.5-7.0，在PH5.0或高于8.0不生長。雙歧桿菌屬專性厭氧，但在有二氧化碳存在時也能耐受氧氣，革蘭氏陽性菌。雙歧桿菌對營養(yǎng)素的要求相當(dāng)不均，有些菌株以銨鹽為氮源，有些則需有機(jī)氮。含多種維生素

4、、核苷酸、乳糖、三種氨基酸和多種鹽類的半合成培養(yǎng)基能夠滿足雙歧桿菌的生長需要。許多菌株可以生長在含有銨鹽、生長素、泛銨鹽、糖類和礦物質(zhì)的簡單培養(yǎng)基上5。它是人體腸道菌群的重要組成部分，人類只能從母體中一次性獲得雙歧桿菌。新生兒的糞便中無雙歧桿菌，出生2-3d后，以母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道內(nèi)雙歧桿菌迅速增殖并逐漸呈優(yōu)勢菌群，出生5d后腸道內(nèi)雙歧桿菌占總菌數(shù)的95%以上，而非母乳喂養(yǎng)嬰兒則僅占61%。隨著年齡的增長和人體生理機(jī)能的變化，雙歧桿菌逐漸隨糞便排出，自然減少，一般健康青年人腸道內(nèi)雙歧桿菌占14.8%，而中老年人僅占3.2%，甚至多數(shù)老年人腸道中已無雙歧桿菌存在。雙歧桿菌在腸道中的生長一般會受到

5、宿主性別、年齡、飲食習(xí)慣等方面的影響。同時，雙歧桿菌對抑制兼氧菌感染有效的甲硝唑存在抗性，對青霉素、四環(huán)素及新霉素等抗生素的抗性較弱，而紅霉素、頭孢菌素、多肽抗菌素、-內(nèi)酰胺、螺旋霉素和氯霉素可直接將其殺滅。2.3 代謝及酶系2.3.1 特殊糖代謝酶系 雙歧桿菌體內(nèi)的果糖-6-磷酸磷酸解酮酶(F6PPK)能通過特異的果糖-6-磷酸支路代謝途徑對葡萄糖進(jìn)行酵解，生成D-赤蘚糖-4-磷酸和乙酰磷酸。生成的乙酰磷酸經(jīng)磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶PTA生成乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)。這一代謝支路避免糖酵解EMP途徑中由丙酮酸脫羧生成乙酰輔酶A時釋放的一分子二氧化碳，可以提高葡萄糖的利用率。雙歧桿菌能利用-半乳糖苷酶特異

6、降解并消化吸收-D半乳糖苷低聚糖，而人機(jī)體則無消化該糖的功能。-半乳糖苷酶能降解乳糖，可將其用于生產(chǎn)乳制品，以便提高乳糖不耐癥患者對乳制品的消化利用率6。此外，雙歧桿菌中的特殊糖代謝酶還包括和-葡萄糖苷酶、甘露糖苷酶和D-木糖苷酶等，這些酶均為雙歧桿菌所特有，并用于代謝人體不能消化吸收的特殊低聚糖。2.3.2 蛋白肽代謝酶系雙歧桿菌含有較高生物活性的L-亮氨酸肽酶，其主要作用于蛋白質(zhì)和多肽結(jié)構(gòu)鏈的N-端氨基酸的殘基，尤其是含亮氨酸的肽類以及某些脂肪的胺類。雙歧桿菌的磷蛋白磷酸酶能特異分解奶類中的-酪蛋白，提高了蛋白消化率。此外，還發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌能代謝產(chǎn)生二肽酶、三肽酶和羧肽酶等肽類水解酶。2.3

7、.3 膽鹽水解酶系雙歧桿菌還能產(chǎn)生膽鹽水解代謝酶，能水解6種膽鹽，尤其是甘氨酰膽酸鹽水解酶能特異性地使結(jié)合膽酸鹽水解生成游離膽汁酸，進(jìn)一步增強(qiáng)了膽酸的抗菌活性。2.3.4 其他雙歧桿菌中還含有N-乙酰D-葡萄糖胺酶、N-亞硝胺降解酶、NAD-氧化還原酶和超氧化物歧化酶(SOD酶)等，專門用于降解吸收某些特殊物質(zhì)7。第3章 雙歧桿菌對不利生理條件的敏感性3.1 對抗菌素的敏感性雙歧桿菌對不同抗菌素的敏感性也不同。在體外試驗中，雙歧桿菌對紅霉素、新霉素和新生霉素敏感，對鏈霉素穩(wěn)定。在口服常用劑量時，雙歧桿菌不受青霉素、鏈霉素、金霉素和氯霉素的抑制。通過觀察人體糞便，對抗菌素治療效果的研究表明，不同

8、抗菌素對雙歧桿菌的體內(nèi)抑制效果明顯不同?？诜蠕h霉素四號一星期后，正常糞便菌群略受抑制，病原菌稍有過度生長，而廣譜青霉素對正常菌落抑制顯著，病原菌過度生長的危險大大上升，環(huán)西林(cyclacillin )的作用與青霉素相似。強(qiáng)力的抗菌素有：林可霉素、巴龍霉素(paromomycin)和克林霉素(clindamycin)。服用克林霉素能使厭氧菌（雙歧桿菌、擬桿菌、厭氧球菌）絕跡，而乳酸菌、真菌和梭狀芽孢桿菌在林可霉素的作用下最終也完全從糞便菌叢中絕跡。3.2 雙歧桿菌對膽汁酸的敏感性膽汁酸是由膽甾醇在肝臟中合成的，雙歧桿菌和擬桿菌分解膽鹽，釋放的膽汁酸（膽酸和脫氧膽酸）被分別脫羧，生成脫氧膽酸和

9、石膽酸。大部分的脫氧膽酸和全部的石膽酸被排泄到糞便中。雙歧桿菌對糞便中膽汁酸的水平敏感。脫氧膽酸為0.02%-0.05%水平時對雙歧桿菌有抑菌作用，在0.2%-0.5%水平時有殺菌作用。正常糞便中脫氧膽酸的濃度在0.05%-0.2%之間變化。膽汁酸的量受飲食中脂肪量的影響。高脂肪食物增加了腸道中膽汁酸的量，相應(yīng)地增加了對雙歧桿菌的抑制作用。3.3 胃酸對雙歧桿菌的影響胃液中游離的鹽酸有殺菌作用，在pH低于4.0時，99.9%的細(xì)菌在30分種內(nèi)被殺死，對酸有耐受力的微生物如乳酸菌、酵母菌、鏈球菌和雙歧桿菌可忍受一定程度的胃酸而進(jìn)入小腸。大量服用雙歧桿菌相應(yīng)地增加了它的耐受力，而且發(fā)酵產(chǎn)品容易消化

10、，通過胃的時間比普通食物短，用經(jīng)過血清學(xué)和生物化學(xué)鑒定的雙歧桿菌的口服試驗證明了這一點。3.4 噬菌體對雙歧桿菌的影響在1966年第一個雙歧桿菌噬菌體被分離出來，接著又分離出六種噬菌體。這些噬菌體能溶解青春雙歧桿菌a和c型，以及長雙歧桿菌b型。這些噬菌體的特征是蝌蚪形，長2100Å，頭部直徑400Å，尾長1700Å，尾寬150Å。在室溫可至少存活四個月，但在70-80，30分鐘內(nèi)就會失活，在pH3.0時很快失活。有兩種噬菌體對嬰兒雙歧桿菌顯示出了殺菌劑般的作用。在牛瘤胃中分離出嗜熱雙歧桿菌的噬菌體，其特征是有一個八面體的頭，直徑600Å，尾長2

11、150Å，尾寬110Å，尾部無收縮性，略彎，并有有規(guī)則的橫向條紋5。第4章 雙歧桿菌的保健功能雙歧桿菌的功效來自于它的生物學(xué)活性。它能夠保持腸道內(nèi)微生態(tài)平衡，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，拮抗病原微生物，合成B族維生素，產(chǎn)生抗菌物質(zhì)等8。其具體生物學(xué)作用如下：4.1 治療腸道菌群失調(diào)性疾病功能人患有急慢性腹瀉、脂肪瀉、旅游腹瀉、乳糖不耐受癥、消化不良、細(xì)菌感染性腸炎等腸道疾病，或因為長期大劑量服用各種抗生素和放化療、腸道手術(shù)，其腸道內(nèi)菌群本身自穩(wěn)狀態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致腸功能紊亂，雙歧桿菌等厭氧菌數(shù)量急劇下降，而需氧或兼性厭氧菌群數(shù)量迅速增加，菌群比例發(fā)生嚴(yán)重失調(diào)。當(dāng)兩者比例由正常的1000

12、:1下降到1:1時，致病菌則大量繁殖而導(dǎo)致發(fā)病。因此，適當(dāng)補(bǔ)充雙歧桿菌，能及時調(diào)整和改善腸道菌群失調(diào)，防止某些疾病的發(fā)生9。4.2 抗菌消炎功能 雙歧桿菌是人體腸道內(nèi)的優(yōu)勢益生菌，能拮抗其他病原菌的入侵和生存。雙歧桿菌對大腸桿菌、變形菌、痢疾桿菌、白假絲酵母菌、傷寒桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門菌、糞鏈球菌均有較強(qiáng)抑制活性。研究表明，雙歧桿菌DM8504對牙齦卟啉單細(xì)胞菌、具核梭桿菌、伴放線菌放線桿菌和中間普氏菌4種牙周病原菌的抑制率分別為57.21%、49.36%、43.00%和48.21%，可用于防治牙周炎10。雙歧桿菌抗菌消炎的作用機(jī)制在于其能通過細(xì)胞磷壁酸與腸黏膜上皮細(xì)胞相互作用

13、、密切結(jié)合，并與其他厭氧菌形成特異性微生態(tài)效應(yīng)，共同占據(jù)腸黏膜表面，構(gòu)成一個生物學(xué)屏障，表現(xiàn)為腸道的定植能力，阻止了致病菌與條件致病菌的定植和入侵11。雙歧桿菌所特有的F6PPK酶將葡萄糖分解為乙酸和乳酸，降低了腸道內(nèi)的pH值和氧化還原電勢(Eh)，產(chǎn)生抗菌消炎活性。加之雙歧桿菌膽鹽水解酶能將膽鹽水解成游離膽酸，增強(qiáng)了抗菌活性，抑制了腐生菌及其他致病菌的繁殖。雙歧桿菌產(chǎn)生的胞外核苷酶可降解腸黏膜上皮細(xì)胞的雜多糖，這些雜多糖是潛在致病菌及其內(nèi)毒素的受體，因而抑制了致病菌和內(nèi)毒素在腸黏膜上的粘附7。此外，雙歧桿菌作為抗原，還能誘導(dǎo)和激發(fā)腸黏膜特有的免疫系統(tǒng)而發(fā)揮抗菌消炎作用12。4.3 改善肝功能

14、 雙歧桿菌能抑制腐敗細(xì)菌生長，糾正腸道菌群失調(diào)而促進(jìn)營養(yǎng)吸收，阻止細(xì)菌易位，減少內(nèi)毒素來源，減輕肝臟損害，改善肝功能。同時通過降低腸內(nèi)PH，致使氨變?yōu)殡y吸收的狀態(tài)，從而減少對肝的危害13。4.4 降低血清膽固醇 雙歧桿菌菌體成分或菌體代謝產(chǎn)物具有抗膽固醇物質(zhì)，能明顯減少腸管對膽固醇的吸收，同時促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懰猁}，從而加快其排出體外。張穎等14給臨床30例老年原發(fā)性高血脂病的患者口服雙歧桿菌活菌片劑（每片含活菌5×l07個），每次4片，每日3次，療程4周，結(jié)果給藥組血液中總膽固醇、甘油三酯和高密度脂蛋白膽固醇含量均顯著低于對照組(P<0.05)，表明雙歧桿菌可用于預(yù)防動脈粥樣

15、硬化和心腦血管疾病。4.5 增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能 雙歧桿菌菌體抗原及代謝物通過刺激腸粘膜淋巴結(jié)，刺激免疫活性細(xì)胞，產(chǎn)生特異性抗體和致敏淋巴細(xì)胞，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫應(yīng)答。雙歧桿菌菌體具有激活巨噬細(xì)胞的-半乳糖苷酸活性，加強(qiáng)和促進(jìn)其吞噬作用。4.6 預(yù)防和抑制腫瘤雙歧桿菌能吸收和消除致癌物的毒害作用，抑制突變劑的致突變作用，有效減少潛在癌癥的發(fā)生。它能顯著地誘導(dǎo)MR細(xì)胞和單核細(xì)胞的激活，從而起到抗腫瘤免疫的作用。雙歧桿菌菌體細(xì)胞壁的肽聚糖、脂磷壁酸和多糖都有抗腫瘤作用。4.7 控制內(nèi)毒素血癥功能 內(nèi)毒素是一種大分子脂多糖，是構(gòu)成革蘭氏陰性菌最外層結(jié)構(gòu)的主要成分。在人腸道細(xì)菌感染后，以往受到抑制的腸道細(xì)菌會

16、大量繁殖，并代謝產(chǎn)生大量內(nèi)毒素。人體腸道90%以上的內(nèi)毒素來源于革蘭氏陰性菌的裂解和釋放，其結(jié)果產(chǎn)生內(nèi)毒素血癥。而雙歧桿菌代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸能明顯改善腸道的pH值，競爭性結(jié)合腸粘膜位點，防止了致病菌在腸道的定植、入侵和易位，抑制了有害菌的生長，縮小了內(nèi)毒素池，根絕了內(nèi)毒素源，使血中內(nèi)毒素水平顯著下降。張寶云等10報道用肺炎桿菌、綠膿桿菌和普通變形桿菌混合菌液灌服大鼠誘發(fā)內(nèi)毒素血癥，再用雙歧桿菌DM8504活菌液灌胃治療，結(jié)果治療組動物鱟試驗證明，其內(nèi)毒素轉(zhuǎn)為陰性。4.8 營養(yǎng)功效 雙歧桿菌本身就是人體必不可少的營養(yǎng)源，它能自身合成人體所必需的維生素Bl、B2、B6、Bl2、葉酸、煙酸等多種維生素

17、、氨基酸和蛋白質(zhì)類，直接向宿主提供營養(yǎng)物質(zhì)。雙歧桿菌還能通過抑制機(jī)體內(nèi)某些維生素分解代謝酶類，以保障機(jī)體維生素免遭酶解破壞損失。雙歧桿菌在腸道內(nèi)產(chǎn)生的乙酸和乳酸，能明顯提高鈣、磷、鐵等微量元素的利用率及促進(jìn)維生素D的吸收。雙歧桿菌將乳糖發(fā)酵代謝成的半乳糖，則是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)腦苷脂的主要成分，它與新生兒腦組織的迅速發(fā)育生長密切相關(guān)。第5章 雙歧桿菌的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望5.1 與雙歧桿菌有關(guān)的制劑5.1.1 含雙歧桿菌的微生物制劑至今，微生態(tài)制劑的開發(fā)已有近80年的歷史，現(xiàn)已有200多種產(chǎn)品。我國研制、開發(fā)微生態(tài)制品較晚，但發(fā)展較快，含雙歧桿菌的微生態(tài)制品較多，現(xiàn)已上市或正應(yīng)用于臨床的制劑有：口服雙

18、歧桿菌活菌制劑（回春生或麗珠腸樂）、口服雙歧三聯(lián)活菌膠囊（培菲康）、口服雙歧桿菌三聯(lián)活菌制劑（金雙歧）、口服雙歧四聯(lián)活菌片、口服酪酸梭菌、雙歧活菌膠囊和散劑等。5.1.2 促進(jìn)雙歧桿菌增長因子的制劑實驗證明，寡糖主要具有促進(jìn)雙歧桿菌增殖、改善腸內(nèi)環(huán)境、抗齲齒、升高血糖、降低血酯及促進(jìn)礦質(zhì)吸收等功能15,16。早在1994年，Gibson人提出益生元（能選擇刺激一種或幾種細(xì)菌在宿主腸道內(nèi)生長或活化，增進(jìn)宿主健康而又不被宿主腸道消化的物質(zhì)）的概念，并提出寡糖是一種重要的益生元17。選用天然植物中提取的寡糖作為微生物健康品的功能組合，與通常存在的活菌制劑相比有更大的優(yōu)勢：不必保存活菌，解除了外源菌難

19、于通過宿主胃腸道屏障的困難；穩(wěn)定性強(qiáng)；有效期長。然而，在目前，制備高純度的寡糖還存在一定技術(shù)難度。5.2 雙歧桿菌在食品中的應(yīng)用 鑒于藥品使用的局限性和食品需求的廣泛性，現(xiàn)已在奶制品中或一些保健食品中加入雙歧桿菌活菌，或加入雙歧桿菌所需底物直接刺激腸道中該菌的生長?，F(xiàn)已證明，同時使用益生元和益生菌的“合生元”，能促進(jìn)外源菌的定植、腸道內(nèi)有益菌生長活化，從而維持與恢復(fù)腸道內(nèi)微生態(tài)平衡，促進(jìn)宿主健康18。關(guān)于合生元的合理使用還有待于進(jìn)一步研究。5.3 雙歧桿菌制劑的應(yīng)用中存在的問題及展望雙歧桿菌為革蘭厭氧菌。嬰兒雙歧桿菌、短雙歧桿菌和長雙歧桿菌有一定的耐氧能力，而青春雙歧桿菌的生長在含氧量極低時就

20、被抑制，因此在乳制品中最好使用嬰兒雙歧桿菌、短雙歧桿菌及長雙歧桿菌。作為活菌的微生態(tài)制劑，要求在有效期內(nèi)含有一定數(shù)量的存活功能菌。制劑中所有的細(xì)菌對酸、氧、水分較敏感。現(xiàn)代生活中乳制品和口服液占較大優(yōu)勢，因此選育一些既抗酸耐氧、又溶于液體制劑中較長時間存活的優(yōu)質(zhì)菌株是十分重要的19。我國在育種方面的研究已取得了一定進(jìn)展20。更多的優(yōu)良菌種仍在進(jìn)一步尋找、研究過程中。雙歧桿菌是一種能代謝產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)并具有一系列特殊保健功能的人體腸道內(nèi)優(yōu)勢益生菌，對維持人類身體健康至關(guān)重要。目前，國內(nèi)外對雙歧桿菌研究取得了令人矚目的進(jìn)展，雙歧桿菌獨特的保健功能和潛在的醫(yī)藥、保健食品開發(fā)利用前景受到人們的普

21、遍關(guān)注。隨著微生物學(xué)、分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等學(xué)科新技術(shù)的飛速發(fā)展，人們必將把粘附定植能力強(qiáng)、菌株穩(wěn)定、耐氧、耐酸、耐抗生素的雙歧桿菌新優(yōu)良品種的選育、其新生理功能的發(fā)現(xiàn)、抗病機(jī)制的深入研究探索和再認(rèn)知、新型藥物制劑、高層次保健食品的開發(fā)利用等方面的研究推向一個嶄新的階段，使雙歧桿菌為促進(jìn)人類的身體健康發(fā)揮更大作用9。參考文獻(xiàn)1王霞,張喜儒.雙歧桿菌研究進(jìn)展J.中國微生態(tài)學(xué)雜志,1997,9(2):61-63.2張鴻軍,馮建,郎春田,等.談?wù)勲p歧桿菌J.微生物學(xué)雜志,2001,20(3):50-51.3勞文艷,邱紅.雙歧桿菌微生態(tài)調(diào)節(jié)作用的應(yīng)用J.中國微生態(tài)學(xué)雜 志,2002,14(5):308-310.4金京順.雙歧桿菌的特殊生理保健功能J.上海醫(yī)學(xué),2005,28(3):245.5周家春,馮屏.雙歧桿菌屬的生理特征和鑒別J.廣州食品工業(yè)科技,2003,(19):59-62.6吳承堂,黃祥成,齊德林,等.雙歧桿菌防治腸源性感染研究進(jìn)展J.中國微生 態(tài)學(xué)雜志,1998,10(6):380-382.7汪雪雁.雙歧桿菌的研究進(jìn)展J.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2000,(27):175-177.8朱俊晨,李世敏,魏小