丁酸棱菌的功效及研究進(jìn)展(轉(zhuǎn))

微生態(tài)岳陽 · 發(fā)表于 2010-9-11 09:18:36

　　1 丁酸梭菌的來源、形態(tài)和生理

　　丁酸梭菌(Clostridium butyricum)又名酪酸菌，它是梭狀芽孢菌屬中的一個種，是1933年由日本千葉醫(yī)科大學(xué)宮入近治博士首先發(fā)現(xiàn)并報告的，因此又叫宮入菌。1935年，Kingi miyairi博士從人的糞便和土壤中分離出丁酸梭菌，隨后發(fā)現(xiàn)其厭氧培養(yǎng)的過濾物中含有較少的脂肪酸，具有極強(qiáng)的整腸作用，它可抑制腸道中的致病菌，促進(jìn)腸道中有益菌如雙歧桿菌和乳桿菌的生長。

　　丁酸梭菌是一種專性厭氧的革蘭氏陽性芽孢桿菌，其直徑為(0.6～1.2)×(3.0～7.0)µm，兩端鈍圓，中間部分輕度膨脹，細(xì)菌呈直桿狀或稍有彎曲，單個或成對，短鏈，偶見有絲狀菌體，周身鞭毛，能運(yùn)動。孢子卵圓，偏心或次端生。革蘭氏染色初培養(yǎng)的菌為陽性，菌稍長可變?yōu)殛幮?。丁酸梭菌?xì)胞壁含DL-二氨基庚二酸，葡萄糖是唯一的細(xì)胞壁糖。在瓊脂平板上形成白色或奶油色的不規(guī)則圓形菌落，稍突，直徑為1～3mm。不水解明膠，不消化血清蛋白，能夠發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖等碳水化合物產(chǎn)酸，一個顯著的特征是產(chǎn)生淀粉酶，水解淀粉但不水解纖維素。水解淀粉和糖類的最終代謝產(chǎn)物為丁酸、醋酸和乳酸，還發(fā)現(xiàn)有少量的丙酸、甲酸，硝酸鹽還原實(shí)驗(yàn)均為陰性。丁酸梭菌DNA的G+C含量的摩爾分?jǐn)?shù)為27%～28%。

　　2 丁酸梭菌的功效

　　2.1 調(diào)整腸道菌落平衡，促進(jìn)腸道有益菌群增殖

　　腸道菌群失衡會導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生，丁酸梭菌能促進(jìn)有益的雙歧桿菌、乳酸菌、擬桿菌的增殖和有效的抑制引起疾病的葡萄球菌、念珠菌、克雷伯菌、彎曲桿菌、綠膿桿菌、大腸桿菌、痢疾桿菌和傷寒沙門菌以及腐敗菌的繁殖，從而減少了胺類、吲哚類和硫化氫等有害物質(zhì)。

　　實(shí)驗(yàn)表明，己知健康人的糞便菌群以厭氧菌為主，并知雙歧桿菌在人和動物體為最高和最常見的正常菌群之一。張達(dá)榮等證實(shí)，腸易激綜合癥患者中菌群失調(diào)，表現(xiàn)為與糞便菌群中主要比例的總厭氧菌雙歧桿菌、乳酸桿菌的量減少，而占腸道菌群比例中較少的具有潛在致病性梭菌卻顯著增多，經(jīng)丁酸梭菌治療后，糞便菌群中的雙歧桿菌、無芽孢厭氧菌、大腸菌、腸球菌和乳酸菌與健康人無顯著差異，占腸道比例多的雙歧桿菌、乳酸桿菌顯著上升，而具有潛在致病性的梭菌明顯下降，并且臨床癥狀相應(yīng)明顯改善。趙熙等研究報道，酪酸菌制劑使腸道內(nèi)的雙歧桿菌數(shù)量增加，差異極顯著(P≤0.01)，乳酸桿菌的數(shù)量增加，差異顯著(P≤0.05)。傅思武等證實(shí)，服用酪酸菌制劑后，受試者的腸桿菌、腸球菌、擬桿菌的數(shù)量無明顯變化。雙歧桿菌、乳酸桿菌的數(shù)量增加，差異有非常顯著性(P≤0.01)。張雪平等用酪酸菌制劑對腸道致病菌體外生物拮抗作用研究表明，丁酸梭菌和雙歧桿菌在休外能明顯抑制大腸埃希氏菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌的生長繁殖。陸儉等研究表明，酪酸菌對霍亂弧菌有拮抗作用，具有抑制霍亂弧菌的作用。呂存女等實(shí)驗(yàn)證明，酪酸菌和嬰兒雙歧桿菌能明顯抑制艱難梭菌的生長，并且兩菌聯(lián)合比各自單獨(dú)培養(yǎng)時顯示出更強(qiáng)的生物拮抗作用。這一系列實(shí)驗(yàn)研究說明，酪酸菌制劑對調(diào)整腸道微生態(tài)具有重要意義。

　　2.2 增強(qiáng)免疫功能，預(yù)防腫瘤發(fā)生

　　口服丁酸梭菌能增加人和動物體內(nèi)血清中免疫球蛋白IgA和IgM的含量。丁酸梭菌的細(xì)胞壁成分和它產(chǎn)生的胞外多糖(半乳糖：葡萄糖=13.5：86.5)能抑制腫瘤細(xì)胞的生長。用熱滅活丁酸梭菌制成的疫苗有激活NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的作用。

　　當(dāng)機(jī)體攝食酪酸菌死菌體(109個/克)后，從小腸上皮無菌取出派伊爾氏淋巴集結(jié)細(xì)胞，用ELISA法測定血清中免疫球蛋白IgA含量，試驗(yàn)組(6µg/mL)明顯高于未攝食菌體的對照組(0.5µg/mL)。給雞飼喂含酩酸菌體的飼料后，測其血清中ND-HI抗體效價的變化，結(jié)果顯示，攝食1周后，ND-HI滴度迅速上升。

　　有人發(fā)現(xiàn)酪酸菌細(xì)胞具抗腫瘤活力。移植肉瘤180前和后分別對小鼠進(jìn)行腹膜注射其液劑發(fā)現(xiàn)酪酸菌產(chǎn)生的胞外可溶性多聚糖完全抑制肉瘤的生長。另有人用酩酸菌治療移植性腫瘤“ Jensen肉瘤”，熱殺死酪酸菌細(xì)胞后制成菌體疫苗，對BDF.鼠的B16-F10黑素瘤進(jìn)行抗轉(zhuǎn)移試驗(yàn)。疫苗刺激自然殺傷(NK)細(xì)胞對靶細(xì)胞YAC-1的細(xì)胞毒力的抗性。處理后72h出現(xiàn)拮抗峰值，而最大巨噬細(xì)胞對細(xì)胞毒活力的抑制在9-11天出現(xiàn)。這種刺激作用證實(shí)了被激活的NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在抗轉(zhuǎn)移作用中的角色。

　　2.3 在腸道產(chǎn)生益生產(chǎn)物

　　在腸道內(nèi)酪酸菌能產(chǎn)生B族維生素、維生素K等物質(zhì), 對機(jī)體具有保健作用。最近對母乳喂養(yǎng)嬰兒腦出血的研究己集中到維生素K方面來。對維生素K缺乏具有高度敏感性的家禽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明酪酸菌能在腸道內(nèi)產(chǎn)生必需的維生素K。

　　丁酸梭菌在腸道內(nèi)能產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶、糖苷酶、纖維素酶。特別要指出的是，日本學(xué)者Nakajima發(fā)現(xiàn)腸道中丁酸一拜仁梭菌組中的菌產(chǎn)生內(nèi)切和外切果膠的裂解酶和果膠甲基化酶，能把腸道內(nèi)的果膠降解為中間產(chǎn)物，即寡聚半乳糖和4,5-不飽和半乳糖醛酸，最終分解為揮發(fā)性短鏈脂肪酸一乙酸和少量丁酸及甲酸。這些酶系顯然有重要的生理功能。我們知道，人和動物每天要攝入體內(nèi)大量的纖維和果膠物質(zhì)，由于這些酶系的作用，其中間產(chǎn)物可被雙歧桿菌等乳酸菌利用，從而促進(jìn)了這些菌的生長繁殖，其最終產(chǎn)物又可被機(jī)體吸收利用。

　　丁酸梭菌的主要代謝產(chǎn)物為丁酸，而丁酸是腸道上皮組織細(xì)胞的再生和修復(fù)的主要營養(yǎng)物質(zhì)。因此，對腸道上皮組織的再生和修復(fù)有很重要的意義。

　　2.4 穩(wěn)定性好

　　丁酸梭菌產(chǎn)生內(nèi)生芽孢，所以能耐熱耐酸，在人體內(nèi)不受胃酸、膽汁酸等影響，因而通過消化道不失活，在體外室溫下可保存三年以上不失效。并且對青霉素、氨芐西林、鏈霉素、慶大霉素、妥布霉素、氯霉素等有一定的抗性，因此這種制劑可和抗生素合用，提高療效。大量實(shí)驗(yàn)證明它無任何毒副作用，被廣泛用于醫(yī)藥、功能性保健食品和動物飼料的添加劑及植物肥料。

　　2.5 其它功效

　　大量數(shù)據(jù)說明，單用丁酸梭菌或與雙歧桿菌、益生元等合用，對于因菌群失調(diào)而引起的急慢性腹瀉(尤其小兒的腹瀉)、腸易激綜合癥、抗生素相關(guān)性腸炎、便秘等癥狀有良好的療效，對于腸炎、肝硬化和放療、化療造成的免疫功能下降也能起到輔助的治療作用。不少資料還說明，該菌還能促進(jìn)維生素E的吸收，降解膽酸和提高抗氧能力。

　　3 益生丁酸梭菌的研究進(jìn)展

　　3.1 日本

　　自1944年日本將酪酸菌制劑正式投入臨床應(yīng)用以來，酪酸菌制劑在國內(nèi)外臨床、應(yīng)用己有幾十年的歷史。其在臨床上不僅對各種原因(腸道感染、腫瘤化療、外科手術(shù)等)所致的腸道菌群紊亂、急慢性腹瀉、腸易激綜合癥、非潰瘍性消化不良等疾病有良好的療效，尤其對應(yīng)用抗生素后所致的偽膜性腸炎有獨(dú)特的效果。

　　日本是研究酪酸菌制劑歷史最長、范圍最廣的國家，他們除開發(fā)用于整腸的藥品外，還開發(fā)了酪酸菌液劑、粉末劑、膠囊劑等保健食品，并將其作為獸醫(yī)藥品用來治療畜禽腸道菌群紊亂，提高生產(chǎn)力。另外，酪酸菌制劑還可以當(dāng)作微生物肥料使用，不僅促進(jìn)植物生長，又能防治植物病害。

　　3.2 我國

　　我國對丁酸梭菌的研究開發(fā)才剛剛起步。我國自1993年起，從日本進(jìn)口酪酸菌制劑一米雅BM片劑和米雅利桑愛兒A顆粒劑，先后在上海、廣州、哈爾濱等十幾家著名醫(yī)院臨床應(yīng)用，治療腸菌群紊亂引起的腸炎、腹瀉、消化不良等疾患，取得了顯著療效。

　　國內(nèi)的科研院所也積極投入到丁酸梭菌的研究當(dāng)中。浙江大學(xué)食品系分離并保存了一株丁酸梭菌，經(jīng)初步研究，此株丁酸梭菌在體外能抑制金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)，鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella typhimurium)，埃希氏大腸桿菌(Escherichia coli)和腸棒桿菌(Enterobacter spp)等病原菌的生長;另外，與嗜酸乳桿菌Lactobacillus acidophilus ATCC 4356(購自中國科學(xué)院微生物研究所)，嗜酸乳桿菌Lactobacillus acidophilus BFC(實(shí)驗(yàn)室保存)，干酪乳桿菌Lactobacillus casei subsp.casei，保加利亞乳桿菌Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis，兩歧雙歧桿菌Bifidobacterium bifidum 1.1852(購自中國科學(xué)院微生物研究所)和青春雙歧桿菌Bifidobacterium adolescentis LCL(分離自商品培菲康)這六株益生菌相比，對低pH和高膽汁濃度有更好的耐受力(P<0.01)。他們通過系統(tǒng)的培養(yǎng)基優(yōu)化，能將丁酸梭菌的菌體濃度提高到108/mL以上。另外，他們還研究了丁酸梭菌的生產(chǎn)工藝，尋找出了一套從發(fā)酵生產(chǎn)、收集菌體、冷凍干燥、菌種保藏等一整套的生產(chǎn)工藝。

　　微生態(tài)學(xué)是近年來發(fā)展很快的一門生命科學(xué)，也是理論與實(shí)踐結(jié)合得相當(dāng)緊密的一門科學(xué)。隨著微生態(tài)理論的進(jìn)展，它的實(shí)踐產(chǎn)物微生態(tài)制劑不斷涌現(xiàn)，并引起臨床醫(yī)學(xué)工作者的高度重視。丁酸梭菌營養(yǎng)要求簡單，其發(fā)酵工藝和發(fā)酵設(shè)備也相對簡單，總之，它的產(chǎn)品成本低廉，在市場上很有競爭力。