鼠李糖乳杆菌对大鼠黄曲霉毒素B1促排效果的评价

张居典，刘亚文，王喜泉，徐珒昭，徐境含，武明月，许晓曦,*

（1.东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030;2.黑龙江省绿色食品科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150028）

黄曲霉毒素（aflatoxin，AFT）主要由黄曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）产生，是一类化学结构类似的二氢呋喃香豆素类衍生物[1-2]。AFT共有20多种结构，最主要的4 种类型为AFB1、AFB2、AFG1和AFG2[3]，其中AFB1的致畸、致癌、致突变性及降低机体免疫功能的毒性最强，是诱发肝癌的主要原因之一[4-5]，其致癌作用是由肝脏细胞色素P450酶系经过代谢产生AFB1-8,9-环氧化物导致[6-7]，对人体肝脏、肾脏等器官具有极强的损害作用。AFB1广泛存在于玉米、花生和大豆等农作物中，因此人体在日常饮食中与AFT的接触很难避免，且长期低剂量摄入会对人体产生不良的影响[8]。当人体长期摄入低剂量AFB1时，AFB1会强烈抑制人体的免疫功能从而降低人体免疫力[9-10]。

目前对AFB1能起到有效控制的方法主要有物理法、化学法和生物降解法。物理法（如加热、辐射和等离子降解[11-12]）虽方便高效，但成本较高;化学法（如臭氧、过氧化氢和酸处理）虽成本低，却容易造成二次污染[13-15];生物降解法虽稳定性差，却几乎无任何副作用，因此近年来研究的重点转移到微生物降解AFB1方面[16-18]。鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosu）是革兰氏阳性菌，也是目前研究最深入的益生菌之一[19]，市场上已经有许多与鼠李糖乳杆菌相关的成型产品，具有调节肠道微生态、抑制癌症和降低胆固醇等功效[20]。

已有体外研究表明，鼠李糖乳杆菌对AFB1具有较强的吸附能力，能够降低饲料或农作物中AFB1的含量，尤其是对鼠李糖乳杆菌进行酸处理或热处理后吸附效果更佳[21-22]。目前，一些体内实验结果表明，鼠李糖乳杆菌可吸附动物体内的AFB1，结合后一起排出体外。但目前，体内实验大多采用先通过灌胃高剂量AFB1对动物造成急性肝损伤或免疫缺陷，再给予鼠李糖乳杆菌对已患病动物进行治疗，但这种模型建立的方式与日常人体AFB1暴露的方式不同。因此，本实验为达到模拟鼠李糖乳杆菌吸附人体内AFB1的目的，采用对大鼠连续给予低剂量AFB1，并每日补充不同处理方式、不同菌体浓度的鼠李糖乳杆菌菌液的方法，通过测定大鼠血清生化及免疫等指标，确定鼠李糖乳杆菌降低动物体内AFB1的作用程度及效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

4 周龄SPF级雄性SD大鼠（体质量90～110 g，生产许可证号：SCXK（京）2016-0006） 北京维通利华实验动物技术有限公司。

AFB1北京华安麦科生物技术有限公司;鼠李糖乳杆菌由东北农业大学乳品科学教育部重点实验室提供;二甲基亚砜 美国Sigma公司;磷酸盐缓冲液美国HyClone公司;免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）（IgA、IgG、IgM）质量浓度检测试剂盒 南京建成生物工程研究所有限公司;白细胞介素（interleukin，IL）-2、IL-4、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）酶联免疫吸附测定试剂盒 上海江莱生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

ACS30型电子秤 浙江风华科技有限公司;HH-4数显恒温水浴锅 常州丹瑞实验仪器设备有限公司;DHP-9162电热恒温培养箱 上海一恒科技有限公司;MHBS-1096A酶标仪 南京德铁实验设备有限公司;3K15高速冷冻离心机 德国Sigma公司;755B紫外-可见分光光度计 上海精密仪器公司;DSX-280B高压灭菌锅 上海申安公司;Cobas-c501自动生化分析仪瑞士罗氏公司。

1.3 方法

1.3.1 鼠李糖乳杆菌培养

将鼠李糖乳杆菌接种到MRS液体培养基中，于37 ℃培养18 h并连续活化3 次后，3 000 r/min离心10 min，收集上清液及菌体，所得上清液即为鼠李糖乳杆菌发酵液。将菌体中加入生理盐水洗涤3 次后，用生理盐水重悬并按实验设计方法调整菌体浓度，即为鼠李糖乳杆菌活菌液。取鼠李糖乳杆菌活菌液用高压灭菌锅于121 ℃灭菌15 min，再用生理盐水重悬并调整菌体浓度，即为热灭活鼠李糖乳杆菌液。需确保实验中制得的灭活菌样品涂布于MRS固体培养基中于37 ℃培养48 h后无菌落产生。

1.3.2 实验动物饲养管理及分组

将大鼠饲养在明暗交替、温度（23±2）℃、相对湿度（32±2）%的标准环境中，自由获取食物和水。所有动物实验均符合东北农业大学实验动物中心的标准及规定。

将大鼠在实验环境下适应5 d，适应期间饲喂基础饲料，自由进水。适应期结束后，将150 只大鼠随机分为10 组，每组15 只，并保证各组间大鼠体质量均无显著差异（P＞0.05）：空白组;AFB1对照组;鼠李糖乳杆活菌高、中、低剂量组;热灭活鼠李糖乳杆菌高、中、低剂量组;鼠李糖乳杆菌发酵液高、低剂量组。空白组大鼠饲喂正常饲料，每日灌胃0.5 mL生理盐水。除空白组外，其余各组大鼠均饲喂添加50 μg/kg AFB1的饲料;AFB1对照组每日灌胃0.5 mL生理盐水，鼠李糖乳杆菌活菌高、中、低剂量组每日分别灌胃0.5 mL菌体浓度为1010、109、108CFU/mL的鼠李糖乳杆菌悬液。灭活鼠李糖乳杆菌高、中、低剂量组每日分别灌胃0.5 mL菌体浓度为1010、109、108CFU/mL的灭活鼠李糖乳杆菌悬液。鼠李糖乳杆菌发酵液高、低剂量组每日分别灌胃0.5 mL菌体浓度为109、108CFU/mL的鼠李糖乳杆菌发酵上清液。连续灌胃4 周，每次取样实验前1 d对大鼠禁食，分别于饲喂第0、7、14、28天记录大鼠体质量，并在每个重复中随机取4～5 个发育正常的大鼠个体，麻醉后心脏取血，记录肝、肾等内脏质量，按下式计算脏器指数。

1.3.3 血清肝功能生化指标的测定

于饲喂第0、7、14、28天每次随机取4～5 只大鼠空腹称体质量，经乙醚麻醉后心脏取血3 mL，放入4 ℃冰箱中静置12 h，4 ℃、3 000 r/min离心10 min，收集血清。将制备好的血清用Cobas-c501自动生化分析仪检测血清天冬氨酸转氨酶（aspartate aminotransferase，AST）和谷丙转氨酶（alanine aminotransferase，ALT）活力。

1.3.4 大鼠血清免疫因子质量浓度的测定

按1.3.3节方法制备血清，将血清于-20 ℃冰箱保存。取保存的血清，解冻后按照试剂盒说明书测定大鼠细胞因子IL-2、IL-4、TNF-α、IgA、IgG、IgM质量浓度。

1.4 数据处理与分析

实验数据均使用Statistix 8软件进行统计分析;组间显著性差异分析采用单因素方差分析，P＜0.05认为差异有统计学意义;用Origin 8.5软件作图;结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠体质量的影响

表 1 不同处理方式鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠体质量的影响Table 1 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on body mass of rats with continuous low dose AFB1 intake g

大鼠体质量是直接反映大鼠生长性能的指标，同时可以间接反映大鼠其他生理机能是否正常。鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠体质量的影响如表1所示。实验开始前各组大鼠体质量无显著差异（P＞0.05）。饲喂1 周后，活菌高剂量组，灭活菌高、中、低剂量组以及发酵液高剂量组大鼠体质量与AFB1对照组差异显著（P＜0.05），表明鼠李糖乳杆菌具有干预效果，但与空白组相比仍有显著差异（P＜0.05）。饲喂2 周后，活菌高剂量组大鼠体质量与空白组无显著性差异（P＞0.05），预防大鼠体质量下降的效果最为突出。饲养4 周后，除活菌高剂量组外，灭活菌高、中剂量组大鼠体质量也与空白组大鼠体质量无显著差异（P＞0.05）。

以上结果表明，处理方式及剂量对鼠李糖乳杆菌维持大鼠体质量正常具有显著影响。高剂量的鼠李糖乳杆菌活菌对维持大鼠体质量正常的作用效果最快，饲喂2 周时即出现明显干预作用，中、低剂量的鼠李糖乳杆菌活菌在饲喂4 周时仍无显著效果。灭活鼠李糖乳杆菌在饲喂4 周时对维持大鼠体质量正常有明显效果，较活菌作用时间相对较慢，但高、中剂量均可维持大鼠体质量正常，对鼠李糖乳杆菌浓度需求较低。

2.2 鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠脏器指数的影响

表 2 不同处理方式鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠脏器指数的影响Table 2 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on visceral organ indexes of rats with continuous low-dose AFB1 intake

脏器指数是指内脏鲜质量与大鼠体质量的比值，是初步反映大鼠健康情况的指标[23]。由于AFB1有强烈的致癌及降低免疫功能的作用，因此，主要会引起肝脏、肾脏及脾脏的损伤。由表2可知，各组大鼠的脾脏指数无显著差异（P＞0.05），而肝脏指数和肾脏指数差异显著（P＜0.05）。AFB1对照组大鼠中肝脏指数和肾脏指数较空白组均显著升高（P＜0.05），分别增加了44.32%和33.78%。这是由于AFB1造成大鼠肝脏及肾脏损伤，同时出现不同程度肿大。与AFB1对照组相比，活菌、灭活菌和发酵液高剂量组大鼠肝脏指数和肾脏指数均显著降低（P＜0.05），肝脏指数分别降低了21.88%、20.92%、20.35%，肾脏指数分别降低了21.21%、18.18%、19.19%。以上结果表明，3 种处理方式的鼠李糖乳杆菌均可维持大鼠肝脏及肾脏指数稳定，但与鼠李糖乳杆菌剂量有关，鼠李糖乳杆菌菌体浓度越高，维持大鼠肝脏指数和肾脏指数稳定的效果越明显。

2.3 鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠血清功能指标的影响

图 1 不同处理方式鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠ALT（A）和AST（B）活力的影响Fig. 1 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on ALT (A) and AST (B) activity in rats with continuous low-dose AFB1 intake

大鼠血清中ALT及AST活力是反映大鼠肝功能的重要指标，会在发生肝损伤时明显升高。如图1A所示，与空白组相比，饲喂28 d时，除活菌高剂量组外，其余各组大鼠血清ALT活力显著升高（P＜0.05）;与AFB1对照组相比，仅活菌及发酵液高剂量组大鼠ALT活力显著降低（P＜0.05），且与空白组差异不显著（P＞0.05），其中活菌高剂量组大鼠ALT活力降低的效果最为明显。如图1B所示，饲喂28 d时，各组大鼠AST活力的变化趋势与ALT类似。与AFB1对照组相比，除活菌与发酵液低剂量组外，其余各组大鼠ALT活力均显著降低（P＜0.05），其中活菌中、高剂量组，灭活菌各剂量组及发酵液高剂量组的稳定效果较为明显，且与空白组差异不显著（P＞0.05）。

不同处理方式、不同菌体浓度鼠李糖乳杆菌对大鼠血清ALT及AST活力有不同程度的影响。其中，高剂量的鼠李糖乳杆菌活菌和发酵液对ALT活力的降低效果显著（P＜0.05），两组大鼠与空白组大鼠血清ALT活力接近，特别是活菌高剂量组。同样，中、高剂量的鼠李糖乳杆菌活菌，各剂量的灭活菌及高剂量的发酵液均对大鼠血清AST活力稳定产生显著效果（P＜0.05）;其中，高剂量的活菌和灭活菌稳定效果最明显。这与曾东等[24]采用同为革兰氏阳性菌的植物乳杆菌F22对AFB1中毒小鼠血清中ALT与AST活力的改善效果基本一致。崔燕等[25]采用高剂量AFB1诱导大鼠急性肝损伤模型，模型组大鼠AST及ALT活力均显著升高。

2.4 鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠细胞免疫因子分泌的影响

2.4.1 鼠李糖乳杆菌对大鼠血清IL-2质量浓度的影响

细胞因子是一类多功能蛋白质分子，主要由免疫细胞及其他参与免疫应答的细胞产生，包括IL、干扰素及TNF等，具有介导相关免疫应答、调节炎症、刺激造血功能及参与组织修复等功能[26]。IL-2的主要作用是调节T淋巴细胞增殖和迁移，是Th1细胞衍生的细胞因子，IL-2水平上升表明免疫应答向Th1方向移动[27]。

图 2 不同处理方式鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠血清IL-2质量浓度的影响Fig. 2 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on serum IL-2 in rats with continuous low dose AFB1 intake

由图2可知，饲喂28 d时大鼠血清中IL-2质量浓度存在差异。AFB1对照组大鼠血清IL-2质量浓度显著降低（P＜0.05），说明AFB1对大鼠免疫功能有较强的抑制作用。给予鼠李糖乳杆菌后，各组大鼠血清IL-2质量浓度不同程度增大，活菌中、高剂量组和发酵液高剂量组大鼠血清IL2质量浓度与AFB1对照组差异显著（P＜0.05），其中活菌和发酵液高剂量组与空白组差异不显著（P＞0.05）。这表明鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠血清IL-2质量浓度的稳定效果与处理方式及菌体浓度有关。低剂量活菌、各剂量灭活菌和低剂量发酵液均对大鼠血清IL-2质量浓度的降低无明显改善效果，给予中剂量活菌稍有改善，但与空白组相比仍有显著差异（P＜0.05）。以上结果表明，高剂量的活菌和发酵液对连续低剂量摄入AFB1大鼠血清IL-2质量浓度降低情况的改善效果显著，接近空白组大鼠水平。

2.4.2 鼠李糖乳杆菌对大鼠血清IL-4质量浓度的影响

IL-4是一种功能性多样的细胞因子，在免疫调节中起到关键性作用，其调节免疫的机制极为复杂，不同靶器官类型调节作用不同[28]。Th0细胞在受到抗原刺激后分化为Th1和Th2两个细胞亚群，其中Th2主要分泌以IL-4为代表的细胞因子。由图3可知，饲喂28 d时，各组大鼠血清IL-4质量浓度存在差异。AFB1对照组大鼠血清IL-4质量浓度与空白组大鼠相比显著升高（P＜0.05），升高了202.13%。与AFB1对照组相比，仅活菌高剂量组大鼠血清IL-4质量浓度显著降低（P＜0.05），仅比空白组大鼠血清IL-4质量浓度上升了12.92%，效果最佳。

图 3 不同处理方式鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠血清IL-4质量浓度的影响Fig. 3 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on serum IL-4 in rats with continuous low dose AFB1 intake

大鼠血清IL-4水平异常表明大鼠血清免疫因子受到AFB1影响，而IL-4质量浓度的增加说明AFB1会使大鼠免疫向Th2方向移动，而给予鼠李糖乳杆菌后，各组大鼠血清IL-4水平出现不同程度的下降，表明不同处理方式、不同剂量的鼠李糖乳杆菌均具有维持血清IL-4水平稳定的能力，但除活菌高剂量组外，其余各组大鼠血清IL-4水平维持效果不显著。高剂量活菌维持连续摄入低剂量AFB1大鼠血清IL-4水平稳定的能力最佳，低剂量发酵液几乎无维持IL-4稳定的能力。

2.4.3 鼠李糖乳杆菌对大鼠血清TNF-α质量浓度的影响

图 4 不同处理方式鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠血清TNF-α质量浓度的影响Fig. 4 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on serum TNF-α in rats with continuous low-dose AFB1 intake

TNF-α主要由巨噬细胞以及某些T细胞分泌产生，TNF-α最主要的作用是直接杀伤肿瘤细胞，同时能够促进B淋巴细胞增殖，TNF-α的特异性受体普遍存在于许多重要的活性代谢组织，如脂肪组织、肝脏和骨骼肌细胞[29]。由图4可知，饲喂28 d时各组大鼠血清TNF-α质量浓度存在差异。AFB1对照组大鼠血清TNF-α质量浓度与空白组大鼠相比显著降低（P＜0.05），降低了55.83%。与AFB1对照组相比，仅活菌和发酵液高剂量组大鼠血清TNF-α质量浓度显著升高（P＜0.05）。实验结果表明，饲喂28 d时大鼠免疫功能受到AFB1影响，AFB1使大鼠血清TNF-α质量浓度明显降低。给予低剂量不同方式处理的鼠李糖乳杆菌均无法促使大鼠血清TNF-α质量浓度趋于正常，仅高剂量的活菌和发酵液维持连续低剂量摄入AFB1大鼠血清TNF-α质量浓度稳定的效果显著（P＜0.05），其中，高剂量活菌效果最佳。

综上所述，长期摄入低剂量AFB1会对大鼠免疫功能产生抑制作用，其中血清IL-2、TNF-α质量浓度均显著降低（P＜0.05），IL-4质量浓度显著升高（P＜0.05）。随菌体浓度的变化鼠李糖乳杆菌活菌对大鼠免疫系统的影响差异较大;高剂量活菌维持大鼠免疫系统功能稳定的效果最佳，对实验中所测血清各项免疫因子均能发挥显著改善作用（P＜0.05）;中剂量活菌仅对血清IL-2质量浓度具有显著稳定作用（P＜0.05），对其他免疫因子几乎无稳定作用，而低剂量活菌对所测血清各项免疫因子均无显著稳定作用（P＞0.05）。灭活菌对免疫系统的稳定作用随菌体浓度变化差异较小，各剂量灭活菌维持大鼠免疫系统稳定的作用效果均不显著（P＞0.05）。而Campagnollo等[30]研究发现，体外环境中冷冻干燥的鼠李糖乳杆菌与AFB1有较好的结合效果，这与本实验体内环境中的实验结果不同，因此灭活后的鼠李糖乳杆菌对AFB1抑制免疫功能的预防作用值得进一步讨论。高剂量发酵液对维持大鼠免疫系统稳定效果显著（P＜0.05），而低剂量发酵液仅能够维持大鼠血清TNF-α水平稳定，对血清IL-2及IL-4水平均无显著作用（P＞0.05）。

2.5 鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠血清Ig质量浓度的影响

Ig是介导体液免疫的主要抗体，血清抗体水平的高低在一定程度上反映了机体对疾病的抵抗能力。IgA、IgG、IgM水平是所有Ig中具有代表性的3 项指标，通常情况下，检测这3 项指标即可反映机体的免疫水平。IgA是动物机体抗感染的最初屏障，具有十分重要的作用[31];IgG是血清中含量最高的Ig，具有抗菌、抗病毒等作用，能够促进肿瘤细胞和效应细胞之间的连接，可以杀伤肿瘤细胞等靶细胞[32];IgM是血清中一种分子质量较大的Ig，有较强的杀菌、中和毒素和抗病毒等免疫功能。

由表3可知，饲喂28 d时，AFB1对照组大鼠血清IgA、IgG、IgM质量浓度与空白组相比均显著降低（P＜0.05），分别降低了41.25%、66.27%、49.33%。活菌各剂量组与灭活菌中、高剂量组大鼠血清IgA质量浓度均与AFB1对照组大鼠差异显著（P＜0.05），分别比AFB1对照组提高了47.65%、34.34%、28.74%、37.89%、29.62%;表明鼠李糖乳杆菌活菌及灭活菌对维持连续低剂量摄入AFB1大鼠血清IgA水平稳定有显著作用（P＜0.05），且呈剂量依赖性，而鼠李糖乳杆菌发酵液对维持大鼠血清IgA水平稳定无显著作用。

表 3 不同处理方式鼠李糖乳杆菌对连续低剂量摄入AFB1大鼠Ig质量浓度的影响Table 3 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on serum immunoglobulins in rats with continuous low-dose AFB1 intake

饲喂28 d时，与AFB1对照组相比，活菌和灭活菌中、高剂量组及发酵液高剂量组大鼠血清IgG质量浓度均显著升高（P＜0.05）;这表明鼠李糖乳杆菌活菌、灭活菌以及发酵液均有维持血清IgG水平稳定的效果，且菌体浓度越高，维持稳定的效果越好。

各组大鼠血清IgM水平变化与IgA类似，仅活菌和灭活菌高剂量组与AFB1对照组相比显著升高（P＜0.05），分别升高了80.54%、76.22%，其余各组大鼠血清IgM水平均无显著提升（P＞0.05）。鼠李糖乳杆菌发酵液对维持大鼠血清IgM水平稳定不能发挥显著作用。以上结果表明，仅高剂量的鼠李糖乳杆菌活菌及灭活菌对AFB1抑制免疫系统有显著改善作用。

3 结 论

鼠李糖乳杆菌能够促进连续低剂量摄入AFB1大鼠血清生化及免疫功能指标趋于正常，且与鼠李糖乳杆菌处理方式及剂量有关。高剂量鼠李糖乳杆菌活菌对维持大鼠血清生化及免疫功能指标正常的效果最好且有效作用时间最快。鼠李糖乳杆菌能够维持大鼠血清生化及免疫功能正常的原因可能是鼠李糖乳杆菌能够吸附大鼠体内的AFB1，二者结合后促进AFB1与鼠李糖乳杆菌一起排出体外，但是目前更深入的结合机理需要后续进一步的研究与探讨。