乳酸菌降解胆固醇的作用机理及其在动物中的研究现状

宋明鑫 许 丽 王文梅 韩 宇

胆固醇是人体必需的营养成分，但随着人们生活水平的不断提高，人体摄入的胆固醇量普遍偏高，而血清中胆固醇过高会引发高血压、冠心病、脑中风等心脑血管疾病，严重威胁着人类的健康。降低人体胆固醇含量的主要手段是减少体外摄入，而膳食中摄入的胆固醇主要来源于动物性食品，如禽蛋蛋黄、猪肥肉及动物内脏等。因此，降低动物肉中和禽类蛋中胆固醇的含量是科学研究的重点。研究表明，乳酸菌制剂添加到动物饲料中具有降低动物机体内胆固醇和甘油三酯的作用，乳酸菌作为益生菌还能通过调节肠道菌群平衡来增加机体免疫力。因此，人们进行大量的体内和体外实验，旨在开发功能性乳酸菌制品，进而生产出优良的畜产品，来满足人们的健康需要。

1 乳酸菌降低胆固醇含量的体外研究进展

目前，具有降低胆固醇含量的乳酸菌见表1，其中对嗜酸乳杆菌研究最为广泛，长双歧杆菌、两歧双歧杆菌次之。体外研究表明，乳酸菌能够从培养基中吸收胆固醇。

表1 具有降胆固醇功能的乳酸菌

1.1 菌体生长状况

不同种类的菌体降低胆固醇的能力不同，但对同一菌株来说，生长状况不同其降胆固醇的能力也不相同。Pereira等(2002)用分光光度计在650 nm下对同一条件内生长的菌株进行胆固醇吸收检测时发现，不同种类的菌株在相同的培养条件下吸收胆固醇的能力差异很大。即便是同一菌株在不同的实验次数中也有很大差异，而同一菌株同一批次的3个重复中菌株的生长情况和吸收胆固醇的比例也存在着一定的差异，但差异不显著。这证明菌株对胆固醇的降解能力与菌体的生长状况有关。

1.2 pH值

乳酸菌菌体对胆固醇的吸收受培养基pH值的影响。Noh等(1997)在实验中将pH值控制为6.0时，嗜酸性乳杆菌ATCC43121吸收的胆固醇显著高于不控制pH值的吸收值。由此推测可能是菌体在pH值6.0的情况下活力最好。Tahri K等(1997)发现，在胆盐和胆固醇同时存在的培养基中胆固醇的含量与菌体生长的pH值有关。菌体对胆固醇的吸收量随pH值降低而增加，可能是因为pH值降低，菌体密度增大或胆固醇与培养基中的胆盐形成共沉淀，进而降低培养基中胆固醇的含量。

1.3 胆盐的作用

胆盐有结合型和脱结合型两种，不同种类的胆盐对乳酸菌的生长和降胆固醇的效果不同。Tahri K等(1997)认为，在抑制菌体生长方面，脱结合胆盐比结合胆盐作用更明显。在吸收胆固醇方面，结合胆盐比脱结合胆盐效果更明显。这主要是因为结合胆盐被胆盐水解酶水解，降低了胆固醇的含量。

乳酸菌在有胆盐存在时能够吸收胆固醇，但提高胆盐的浓度会抑制菌体的生长，但是胆固醇的脱除率会增加。一般小肠内的胆盐浓度低于0.4%，因此，乳酸菌必须对胆盐具有一定的耐受性，才能吸收胆固醇。但是具有高胆盐耐受性的乳酸菌不能作为降低胆固醇筛选的唯一标准，它还受很多其它因素的影响。

1.4 胆盐水解酶（BSH）

在多种乳酸菌中发现，胆盐水解酶不仅能够作用于菌体本身，还能够降低机体胆固醇水平。胆盐水解酶能够改变某些细胞膜的属性，进而提高乳酸菌的耐酸性，增强菌体在肠道中的存活能力。胆盐水解酶在肝肠循环中将结合胆盐水解为游离胆盐，游离胆盐不易被小肠吸收，所以大部分直接由粪便排出，机体就会利用血浆中的胆固醇来合成缺失的胆盐，进而降低了机体胆固醇水平。研究发现，不能降解胆盐的乳酸菌不能明显地去除胆固醇，因此，胆盐水解酶被认为是筛选乳酸菌降胆固醇的一个重要条件。

1.5 益生元

添加适量的益生元能够促进乳酸菌降低胆固醇。如适量的添加Tween 80能提高乳杆菌的降胆固醇能力，但是添加量过多时反而会抑制其降胆固醇的能力。半乳寡聚糖能促进发酵乳酸杆菌的生长同时也能提高其降胆固醇的能力，Ca2+也有此作用。

1.6 其它因素

培养基的成分也会影响乳酸菌降胆固醇的能力，一般选用添加巯基乙酸钠作为耐氧剂的MRS培养基作为测定乳酸菌降解能力的培养基。此外，氧气、胆固醇的种类等都对降胆固醇有一定的影响。陈帅等(2010)在含有乳杆菌ST-Ⅲ的培养基中添加不同来源和不同浓度的胆固醇时，ST-Ⅲ菌株均具有降低胆固醇的作用，降低能力受胆固醇浓度影响很大。

2 乳酸菌降低胆固醇的机理研究

国内外研究人员对乳酸菌降低胆固醇作用的机理进行了大量的研究，结果表明，乳酸菌通过两种途径来降解胆固醇，一种是与吸收和共沉淀相关的非代谢途径，另一种是通过菌体产生特殊的物质或酶将胆固醇转化为其它物质的代谢途径，具体表现为以下几种理论。

2.1 吸收理论

大量的体外实验证明，乳酸菌能够吸收同化介质中的胆固醇。Gilliland等(1985)从猪粪便中分离筛选出嗜酸乳杆菌P47和RP32，并对这两个菌株进行了降低胆固醇的研究，发现培养基中的胆固醇含量减少，而通过检测发现细胞被破碎后胞内胆固醇含量显著增加，推断菌体吸收了培养基中的胆固醇。Grill等(2000)将乳酸杆菌和双歧杆菌接入到相同浓度的高胆固醇培养基中，发现二者对胆固醇吸收能力都很强。于平等(2011)通过体外实验同样证明了植物乳杆菌LpT1和LpT2对胆固醇也具有一定的吸收作用。因此推测菌体细胞能够吸收胆固醇，降低血清胆固醇的含量。

2.2 共沉淀理论

Klaver等(1993)通过色谱法测定培养基中胆酸盐的成分，发现经过1 d的时间结合型胆酸盐被分解为游离的胆酸，当pH值控制在6.0时胆固醇没有减少，降低pH值时，胆固醇反而降低了，因此，推测胆固醇没有被吸收，而是游离的胆酸与胆固醇发生了共沉淀。邓凯波等(2010)将分离自内蒙古传统稀奶油的4株乳酸菌分别接入已加有牛磺胆酸钠和胆固醇的培养基中进行降胆固醇实验。结果在沉淀洗涤液中均含有胆固醇，说明4株乳酸菌都具有共沉淀作用，但干酪乳杆菌KLDS1.0344能力最强。推断该菌株胆酸盐水解酶活性较强，能够使结合型牛磺胆酸钠水解成游离的胆酸，与胆固醇发生了共沉淀，进而导致胆固醇浓度的降低。

2.3 掺入细胞膜理论

胆固醇掺入或吸附在细胞膜上将有可能减少胆固醇由肠道进入血液。Dambekodi等(1998)将B.longum接于含胆固醇的培养基中，并对分离出的细胞膜成分进行研究，发现从培养基中移除的胆固醇约有20%进入到细胞膜中。Kimoto等(2002)将菌体细胞加热灭活后发现培养基中部分胆固醇被去除，由于热灭活的菌体细胞不能发生吸收和共沉淀，所以推断可能是胆固醇掺入了细胞膜。

2.4 共沉淀与吸收的共同作用

研究者越来越倾向于认为活体乳酸菌降低胆固醇是吸收和共沉淀共同作用的结果。Tahri等在生长菌株的实验组中发现，通过缓冲液洗脱的方法测定共沉淀降低的胆固醇在8%～24%之间，同时通过同位素跟踪标记等技术测定被菌体细胞吸收的胆固醇在6%～50%之间。因此说明菌体降低胆固醇是通过共沉淀与吸收共同作用完成的。李贵节(2008)对5株乳杆菌采用“胆固醇沉淀重溶解”方法也证明5株乳杆菌都同时具有共沉淀和吸收胆固醇的作用。

2.5 抑制宿主细胞对胆固醇的吸收

Huang Y等(2010)最新研究发现，NPC1L1蛋白表达的多少直接影响肠道对胆固醇的吸收水平，而嗜酸乳杆菌ATCC 4356能够分泌出可溶性反应分子，该反应分子可以抑制NPC1L1的表达，进而阻止了肠道细胞对胆固醇的吸收。嗜酸乳杆菌ATCC 4356还能通过调节肝脏X受体来降低胆固醇的含量。

2.6 将胆固醇转化为其它物质

于平等(2011)将已接入植物乳杆菌LpT2厌养条件培养24 h后测定其上清液、沉淀和菌体内胆固醇总的含量为0.045 mg/ml,与未种菌前加入的胆固醇含量相比降低了55%，由此推断可能是该菌体产生了某种物质或特殊酶系将培养基中的胆固醇转化为其它物质，从而降低其胆固醇的含量。邓凯波等(2010)对分离自内蒙古传统稀奶油的乳酸菌进行降胆固醇实验时发现，屎肠球菌KLDS6.0330所降解的胆固醇中一部分被菌体吸收了，而另一部分消失了，推断可能由于菌体本身产生了胆固醇氧化酶降解了一部分胆固醇。

3 乳酸菌降低胆固醇在动物中的应用效果

3.1 乳酸菌降低胆固醇在鼠上的应用效果

汪晓辉(2010)用筛选出具有降胆固醇作用的植物乳杆菌LpT1和LpT2灌胃高血脂大鼠，发现与对照组相比能显著降低血清中总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白的含量，同时能提高大部分大鼠血清中高密度脂蛋白的含量。肖琳琳(2003)从西藏传统发酵乳中分离出一株降胆固醇达51.8%的干酪乳酸菌，并用此菌灌胃高脂血症小鼠，结果发现实验组小鼠血清中TC、TG浓度和对照组相比明显降低，而HDL浓度有所增加。孙立国等(2004)在高胆固醇血症的大鼠实验中饲喂植物乳杆菌ST－Ⅲ，45 d后发现大鼠血清胆固醇含量明显降低，饲喂高剂量的植物乳杆菌ST－Ⅲ组还能提高大鼠血清中高密度脂蛋白胆固醇的水平。

3.2 乳酸菌降低胆固醇在猪、鸡上的应用效果

De Smet等(1994)将活菌数为 2.5×1011CFU/ml的嗜酸乳杆菌添加到高脂饲料里饲喂猪，结果显示饲喂嗜酸乳杆菌组的猪血清中总胆固醇含量与未饲喂菌组相比明显降低，且血清中胆汁酸降低了23.9%。推测该菌株可能通过改变胆酸的肝肠循环来降低机体的胆固醇含量。Fukushima等(1999)对仔猪进行研究发现，饲喂嗜酸乳杆菌的仔猪血清中胆固醇含量较正常仔猪明显降低，但粪中胆固醇含量较高。张超范等(2005)用含有嗜酸乳杆菌的益生菌制剂以饮水的方式饲喂肉仔鸡，结果证明益生菌组可显著降低血清中总胆固醇含量，同时高密度脂蛋白含量增加。王巍等(2009)用体外实验筛选出降胆固醇肠球菌DM86056饲喂肉鸡，56 d后测得肉鸡血清、腿肌组织、胸肌组织中胆固醇含量与对照组相比明显减少。由此可见，饲喂乳酸菌的猪和鸡确实有降胆固醇的功能，但是乳酸菌真正用于猪和鸡的生产中还很少。

3.3 乳酸菌降低胆固醇在人上的应用效果

研究表明，服用乳酸菌发酵牛奶制品有降低人体内胆固醇的作用。Lin等(1998)用患有高胆固醇病的人群进行实验，给他们都服用等量的乳杆菌制剂，半年后对被测人群的血清进行检测时发现，总胆固醇含量和低密度脂蛋白浓度都有所下降，并且实验前血清中胆固醇含量越高的人，其下降越明显，因此推断乳酸菌具有降低人体血清胆固醇含量的作用。Kiebling等(2002)对年龄在19～56岁之间的29名健康女性进行研究，发现每日饮用300 g酸奶的人21周后能够显著增加高密度脂蛋白的含量，进而使高密度脂蛋白与低密度脂蛋白的比率从3.24下降到2.48。所以乳酸菌作为食品添加剂及临床应用来降低人体的胆固醇的前景十分乐观。

4 展望

国内有关乳酸菌降胆固醇方面的研究起步较晚，且多数停留在体外研究水平，虽然部分实验已证明很多乳酸菌具有降胆固醇的作用，但是有些乳酸菌进入动物体内后降低胆固醇效果并不明显，甚至有些菌存在添加到饲料中缺少安全性或添加时间的增长其功效下降等问题，这就增加了筛选的难度。因此，我们要借助先进的分子技术更深入地对乳酸菌降胆固醇机理进行研究，将体外筛选和动物实验联系起来，筛选出具有高效降低胆固醇并且能使其在体内发挥作用的菌株，为国内开发乳酸菌制剂提供安全高效的菌种资源，为其在饲料工业和动物生产中应用提供理论基础。

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