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1、益生菌与肠道健康 生物工程张明振 开篇引言 随着消费水平的提高 人们在营养上存在误区 大鱼大肉 忽略了营养均衡 动物蛋白和脂肪摄入过多 植物纤维摄入少了 结果是营养过剩 导致了肠道菌群失衡 肠道蠕动缓慢 免疫功能下降 给健康带来隐患 一 益生菌简介 二 肠道的基本知识 四 当前研究进展与前景方向 主讲内容 三 益生菌与肠道健康 一 益生菌简介 啥是益生菌 益生菌是一类通过改善宿主肠道微生物菌群的平衡而发挥作用的活性微生物 如乳酸菌 双歧杆菌 链球菌 放线菌 酵母菌等 一 益生菌简介 二 肠道的基本知识 在人体消化系统中 肠道是人体最大的消化器官 也是人体最大的排毒器官 也正因为如此 肠道成了无
2、数菌群混杂的栖息地 在这里他们争池略地 影响着人类的健康 人体消化系统 三 益生菌与肠道健康 1 肠道中益生菌分布情况 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 3 举例 益生菌LactobacilluscaseiZhang在人体肠道内的存活及其对肠道菌群的影响 1 肠道中益生菌分布情况 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 为什么补充益生菌 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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 益生菌维
3、持人体肠道健康的作用机制 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 改善肠道微生态环境 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 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 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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 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
4、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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 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 从而降低癌症的发病率 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 4 竞争黏附形成生物屏障 益生菌定植于机体后 在自然
5、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 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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 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
6、 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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 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
7、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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 1 诱导肠道粘膜的细胞免疫 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 TNF 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
8、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 Moreno等 Medici等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 IFN 和IL 2等细胞因子的细胞数量有明显增加 黏膜中CD4和CD8T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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 2 刺激肠道黏膜引发
9、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 2 益生菌对人体肠道健康影响的作用机制 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
10、可通过与细菌毒素相结合形成复体 以防止毒素和肠上皮细胞微绒毛结合 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 3 益生菌LactobacilluscaseiZhang在人体肠道内的存活及其对肠道菌群的影响 LactobacilluscaseiZhang是自主分离 蹄选自内蒙古地区传统发酵酸马奶中一株性能优异的益生菌 具有较强耐人工胃液 胆盐消化 免疫调节 抗氧化等益生功能 目前 该菌株己完成了全基因组序列测定 蛋白组学和
11、转录组学分析研究 LactobacilluscaseiZhang的具体益生功能 具有降血脂作用 该菌株对小鼠的细胞免疫 体液免疫及肠黏膜局部免疫具有调节功能 起到措抗病原菌的作用 LactobacilluscaseiZhang可提高大鼠体内抗氧化作用 LactobacilluscaseiZhang具有抗肿瘤的作用 3 益生菌LactobacilluscaseiZhang在人体肠道内的存活及其对肠道菌群的影响 3 益生菌LactobacilluscaseiZhang在人体肠道内的存活及其对肠道菌群的影响 研究从人体肠道微生物宏基因组角度出发 通过16SrDNA方法及RT qPCR DGGE 酶联
12、免疫及高效液相等技术 对24名志愿者服用LactobacilluscaseiZhang片剂前 中 后三个时期肠道内该益生菌存活情况 及肠道微生物菌落 短链脂肪酸 SCFA 胆汁酸 TBA 的变化 进行了系统的分析 3 益生菌LactobacilluscaseiZhang在人体肠道内的存活及其对肠道菌群的影响 研究结果显示志愿者在服用益生菌LactobacilluscaseiZhang期间 肠道菌群的结构发生了变化 以乳杆菌属和双歧杆菌属为例人体肠道内益生菌的数量显著增加 拟杆菌属 梭菌属和普氏菌属的数量减少 奇异菌属的数量增加 通过对粪便中的短链脂肪酸和总胆汁酸的测定结果发现 服用益生菌Lac
13、tobacilluscaseiZhang后 三组志愿者肠道内乙酸丙酸代谢水平明显增高 丁酸变化不显著 B组和C组志愿者粪便中总胆汁酸的含量显著降低 而对A组志愿者的影响次之 基于性别分组研究发现 女性粪便中短链脂肪酸含量略高于男性 而胆汁酸代谢水平略低于男性 服用益生菌Z case Zhang后 该菌株对男性和女性肠道内胆汁酸和短链脂肪酸代谢影响的差异并不显著 3 益生菌LactobacilluscaseiZhang在人体肠道内的存活及其对肠道菌群的影响 3 益生菌LactobacilluscaseiZhang在人体肠道内的存活及其对肠道菌群的影响 由试验结果我们得出 益生菌LactobacilluscaseiZhang可以在人体肠道内存活 该益生菌能够改善肠道菌群结构 提高短链脂肪酸代谢水平 抑制次级胆汁酸形成 并对受试者肠道微生物带来积极 持续的影响 那些人需要补充益生菌呢 四 研究进展与前景方向 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 谢谢
