益生菌的肠道保健机制

[摘要] 益生菌是一类重要的微生物调节剂，对肠道健康具有极其重要的促进作用。益生菌不仅能调节肠道菌群环境、提供能量，还能激活肠道自身体液免疫与细胞免疫系统，达到保护机体的目的。本文论述了益生菌对肠道的保健作用机制。

[关键词] 益生菌；调节肠道；黏膜免疫；细胞免疫；体液免疫

[中图分类号] R392.3 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2013）08（a）-0015-03

人体接触外界最密切相关的器官是肠道，肠上皮细胞不仅可以控制人体的消化和吸收，而且在免疫防御和免疫耐受中发挥了重要的作用，对肠道营养吸收和利用产生直接影响，而营养不良可引起肠道相关淋巴组织Th22细胞因子减少，降低CD11b/CD18的黏附分子表达和中性粒细胞取向和吞噬作用，从而增加感染的机会[1-2]。

益生菌源于拉丁文Probiotics，意为有利于生命。营养学界普遍接受的定义是益生菌是对人体有益的细菌的总称，可直接作为食品添加剂使用，以保持肠道菌群平衡。益生菌能抑制有害微生物和病原微生物的增长，具有提高机体免疫[3]、降低致癌概率[4]、缓解乳糖不耐症等作用[5]。本文讨论了益生菌对肠道健康的影响机制。

1 改善肠道微生态环境

1.1 促进消化

益生菌可以发酵乳糖产生更有利于人体消化和吸收的乳酸[6-7]；水解人体消化不完全的蛋白质；增加可溶性钙、磷和维生素B族的含量[8-9]。益生菌及其代谢产物可促进人体消化酶的分泌和肠道蠕动，并进一步促进消化吸收。双歧杆菌产生的有机酸还可以增加粪便的湿度，有效防止便秘[7，10]。

1.2 调节菌群

由于种属、位置、年龄、生理状态和对外部环境的适应能力不同，微生物群具有特定的构成微生态平衡的定性、定量和定位结构。抗生素、药物以及激素等容易打破微生态平衡。微生态制剂能通过调整肠道菌群的比例，确保肠道菌群的优势和稳定的最佳组合，以纠正肠道的功能障碍。有研究[11]发现凝结芽胞杆菌对大肠埃希菌、沙门菌、志贺菌和变形杆菌有一定的抑制作用，同时发现抗菌物质是乳酸和低分子量一级胺类混合物，凝结芽胞杆菌还能分泌抗菌肽物质——凝结素，达到保护肠道的作用。

1.3 产生代谢产物

益生菌在肠道中产生大量的低分子酸、过氧化氢、抗菌活性肽，以减少肠道内的氨和胺等有毒物质，抑制产胺的腐败菌的生长繁殖，吸收内毒素，降低内毒素的来源，通过抑制有害细菌来阻碍前致癌物转化为活性致癌物[12]，从而降低癌症的发病率[13]。

1.4 竞争黏附，形成生物屏障

益生菌定植于机体后，在自然生态条件下大量繁殖，大大限制了肠道有害微生物与肠上皮接触及其毒素的致病作用，防止病原体的繁殖和肠上皮组织的吸附。如双歧杆菌在磷壁酸与肠黏膜上皮细胞紧密结合后能对致病菌产生屏障功能[14]，同时通过产生细菌素与胞外酶对外来微生物产生拮抗作用。益生菌占据宿主动物消化道的定植位点，减少机体被致病微生物感染的机会。大肠埃希菌是消化道的常见细菌，如果过量繁殖会导致疾病发生，而定植在胃非分泌上皮的乳酸菌能有效控制疾病的发生。在家禽嗉囊上皮细胞定植的乳酸杆菌能和大肠埃希菌、沙门菌及其他病原体产生竞争性排斥作用，因此，当饲料中存在乳酸杆菌时，动物的整个消化道都能产生竞争性排斥作用。

1.5 生物夺氧

肠道菌群中，厌氧菌处于优势地位，需氧芽胞杆菌进入机体消化道后消耗大量氧气，导致肠道内氧分子浓度下降[15]，为厌氧微生物的生长提供了有利条件，从而能提高了厌氧菌的定植效果。人体大多数益生菌为厌氧菌，而致病菌多为需氧菌。由于益生菌对肠道环境的调节，致病菌生长长期受到抑制，因此，腹泻及其他多种消化道疾病的发生均能得到明显的减缓[16]。

1.6 提供能量，促进代谢

肠黏膜中的谷氨酰胺、谷氨酸和天冬氨酸代谢能为肠黏膜生长、发育和代谢提供能量，而嘌呤和嘧啶核苷酸及谷胱甘肽的合成为肠道利用谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸提供了有效的生理途径。仔猪肠道利用氨、谷氨酰胺和精氨酸合成尿素，尿素合成对于肠细胞的氨中毒具有防御作用，谷氨酰胺可促进胃黏膜氨基己糖和氨基葡萄糖的合成，对胃黏膜有一定的保护作用[17]。水解酪蛋白可刺激生长迟缓的猪仔小肠黏膜上皮细胞增殖和麦芽糖酶活的趋势。在消化道中长链脂肪酸能为小肠提供能量，短链脂肪酸的分解产生的丙酸、丁酸，为结肠提供能量，同时还能引起多种胃肠激素的分泌，刺激肠道蠕动，促进黏膜上皮细胞增殖免疫球蛋白的分泌，从而改善肠道通透性[18]。

2 激活肠道自身免疫系统

益生菌可直接作用于宿主的免疫系统，诱导肠道免疫功能，并刺激免疫器官，如胸腺、脾脏和法氏囊的发育，促进巨噬细胞活性或发挥辅助作用，激活肠黏膜相关淋巴组织，增加sIgA抗体的分泌，提高免疫识别，并诱导T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞产生细胞因子，利用淋巴细胞再循环激活的全身免疫系统，从而提高机体的免疫功能[19]。

2.1 诱导肠道黏膜的细胞免疫

肠黏膜固有细胞包括T细胞、B细胞、K细胞、NK细胞和辅助细胞，如巨噬细胞、树突状细胞等免疫细胞。CD细胞分布在成熟T细胞表面，在信号传导中扮演重要角色。T细胞中有65%～80%的CD3+细胞为CD4+细胞。CD4+固有层T细胞能促进IgA的合成，而CD8+固有层T细胞抑制免疫球蛋白IgA合成。上皮内淋巴细胞是人体最大的淋巴细胞群，也是异质细胞群，其主要功能是使机体对病原体的入侵和上皮细胞变性产生快速反应。上皮内淋巴细胞可以产生辅助T细胞介导迟发型超敏反应的Th1细胞，以及生产抗体的Th2细胞及其他功能相关的细胞因子，因此对调节淋巴细胞和上皮细胞产生重要作用[20]。

益生菌在加强哺乳动物的肠道黏膜抗体反应表现出较强的作用，Haghighi等[21]研究发现益生菌可以提高鸟类的肠道免疫耐受能力。葛凤霞等[22]直接将乳酸菌注射到小鼠腹腔，以酸性磷酸酶和非特异性醑酶数量为指标，研究了乳酸杆菌对小鼠巨噬细胞的免疫调节作用，发现肿瘤坏死因子α（TNF-α）释放量增加，巨噬细胞体积增大，线粒体和溶酶体等细胞器的数量增加，细胞的内毒作用增强，表明益生菌对巨噬细胞活化能力的增强有促进作用。2004年杨玉荣等[23]给小鸡进行灌喂益生菌，并对盲肠、扁桃体进行检测，结果Peyer淋巴结 （Peyer patches）、IgA、IgM和IgG的细胞数量显著增加，表明益生菌能显著改善小鸡消化道黏膜抗体生成细胞的能力。随后Moreno等[24]，Medici等[25]用含有益生菌的食物对小鼠进行灌胃试验，结果发现分泌TNF-α、IFN-γ和IL-2等细胞因子的细胞数量有明显增加，黏膜中CD4和CD8 T淋巴细胞也变化显著，表明益生菌对激活黏膜免疫细胞活性和调节细胞因子的分泌都有重要作用。柳洪洁等[26]也报道，由于巨噬细胞和T细胞、NK细胞活性增强，提高了机体的免疫乳杆菌和保加利亚乳杆菌的含量。巨噬细胞、NK细胞和T细胞活化，有助于加强周围血管和淋巴结中淋巴细胞的免疫功能。

Gauffin将干酪乳杆菌添加到养营养不良的小鼠食物中进行研究，结果发现干酪乳杆菌得到补充以后，肠黏膜屏蔽和黏膜免疫功能损害发生了恢复，同时还促进Th1细胞的发育，表明干酪乳杆菌对肠黏膜细胞免疫具有明显的促进作用。刘克琳等[27]在小鸡饲料添加微生物进行喂养，观察发现不同时期小鸡胸腺、脾脏和法氏囊的重量有显著性增大，而盲肠扁桃体及黏膜固有层的淋巴细胞和浆细胞的数量显着增加，表明细胞分裂加速增长，体重的增加表明机体的免疫功能提高。IFN-γ和TNF-α对IgA的分泌有下调作用，这些因子主要由黏膜固有层内的细胞产生，与IgA浆细胞分泌有紧密联系。益生菌可激活细胞介导因子的分泌，增强免疫功能。

2.2 刺激肠道黏膜引发体液免疫

可溶性蛋白、细菌、病毒等作为抗原被黏膜淋巴组织的M细胞吞噬后，没有经过分解的抗原释放到上皮淋巴组织深层区域，并与黏膜结合，对B细胞和T细胞产生致敏作用。致敏后的B细胞和T细胞通过淋巴导管系统进入黏膜固有层和腺体，随后B细胞定植在固有层，并在抗原、T细胞和细胞因子联合刺激下形成IgA的浆细胞，通过酸性蛋白分泌出来。向外分泌的IgA通过黏膜或浆膜上皮细胞释放时上皮细胞分泌的IgA细胞紧密结合形成sIgA，最终释放到分泌液中，在黏膜与浆膜表面发生免疫作用。

sIgA可以中和毒素、病毒及酶等生物的活性抗原，使引起肠道感染的细菌、寄生虫和病毒凝集，sIgA可通过与细菌毒素相结合形成复合体，以防止毒素和肠上皮细胞微绒毛结合[24]，降低肠黏膜的感染机会。动物试验表明，肠道乳酸杆菌对于减少新生动物肠道致病性大肠埃希菌易位有显著作用，而临床研究也证实，益生菌在新生儿的肠道内也能增强厌氧菌群的数量，达到减少致病菌的作用，同时降低了血浆中的内毒素和细菌易位[28]。将乳杆菌应用于急性胰腺炎动物模型，发现细菌易位的发生率显著降低，表明乳酸菌可以防止内毒素进入血液，同时还能抑制革兰阴性厌氧细菌、大肠埃希菌、难辨梭状芽胞杆菌及亚硝酸盐的产生[29]。

3 展望

目前在益生菌的生理作用方面取得了一定的成果，但对肠道作用方面的机制还不十分全面，需要进一步深入研究。而对于益生菌的认识，目前也出现了一些新的观点，益生菌是否必须是活菌才能对宿主产生作用是下一步研究的方向。目前活菌和死菌进行对比方面的研究较少，对食品中的益生菌死菌和活菌应用于肠道疾病方面深入研究，对益生菌保健机制的解释将更全面、科学。

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（收稿日期：2013-01-11 本文编辑：林利利）

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