双歧杆菌生物特性及其功能研究进展

（齐齐哈尔医学院，齐齐哈尔 161006 ）

双歧杆菌最早是由法国科学家Tissier从婴儿粪便中分离出的，具有Y形特征，G+C含量高，属革兰氏阳性的专性厌氧菌。双歧杆菌与肠壁相互作用维护肠道内生理环境，是维护人体肠道正常防御的重要益生菌。随着对双歧杆菌的不断深入研究发现，双歧杆菌分为多个种，具有抗菌、抗感染、免疫调节、降低胆固醇、抗肿瘤等多种生理功能，是人体重要的益生菌。双歧杆菌在人类健康中的重要作用，使其已成为微生态领域研究的焦点。目前，双歧杆菌在人类医学、食品保健等方面有非常广泛的研究，大多数被添加到乳制品中，以促进肠道蠕动、分泌乳酸、抑制有害菌，保护肠道健康，其酸奶制品已成为较受欢迎的产品。本文将对国内外对双歧杆菌的研究进展作一论述。

1 双歧杆菌的生物活性与分类

1.1 分类

双歧杆菌是人体肠道内重要的一类优势菌群，形态多样，因生长环境等其他因素影响呈弯曲杆状，为有Y、L和V形等多种形态的非丝状菌，多以单链或簇的形式出现。它们不形成孢子，不活动，G+C含量高，属于放射线菌科[1]。双歧杆菌在母乳喂养后的新生儿体内含量最高，其含量也随着宿主自身条件变化不断改变，成年人体内含量相对减少[2]。双歧杆菌的生长条件与温度、pH值、接种量密切相关，研究发现其生长最适温度为37～41℃，低于20℃或高于46℃均不生长。双歧杆菌是一种耐酸微生物，最适生长环境的pH值在6.5～7之间，pH值低于4.5或高于8.5不利于菌体生长[3]。双歧杆菌经常出现在人类和动物粪便、胃肠道、阴道、龋齿，污水、大黄蜂及乳制品中[4]。目前已经分离鉴定的双歧杆菌有四十余种，包括青春双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌等（表1）[5,6]。

1.2 双歧杆菌的生物活性

双歧杆菌表面存在脂磷壁酸、细胞壁肽聚糖、细胞壁蛋白质三种抗原活性物质，其中脂磷壁酸可与细胞膜相互作用，阻碍致病菌与细胞结合，发挥抗菌作用。双歧杆菌又可分泌生物素、抗生素和多糖等活性抗原物质，对机体起到免疫调节的作用[7]。

1.3 双歧杆菌代谢酶系

双歧杆菌菌体内包含有特殊糖代谢酶系、蛋白肽代谢酶系、胆盐水解酶系等多种酶系[8]。特殊糖代谢酶系：双歧杆菌内的果糖-6-磷酸盐磷酸解酮酶(F6PPK)利用糖酵解的产物进入三羧酸循环，提高葡萄糖的利用率，双歧杆菌还可利用α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶特异性降解人体不能吸收的寡糖。蛋白肽代谢酶系：双歧杆菌本身含有大量的L-亮氨酸肽酶，其主要作用于蛋白质和多肽的N-末端残基，双歧杆菌代谢还可产生多种肽类水解酶，提高蛋白消化率，发挥降血脂等作用。胆盐水解酶系：双歧杆菌产生的胆盐水解代谢酶能够水解多种胆盐，增强胆酸的抗菌活性。除此之外，双歧杆菌可分泌N-亚硝胺降解酶、超氧化物歧化酶等多种物质，在人体抗肿瘤及抗衰老多种过程中起重要作用。

表1 双歧杆菌属的分类

2 双歧杆菌的生理功能

双歧杆菌作为对人体有利的益生菌，已被发现具有多种生物学功能，对保持人体健康具有重要意义。

2.1 调节肠道菌群

肠道菌群由100多万亿个细菌组成，包括100多个种类、多种酶，通过不同过程的新陈代谢共同维持肠道微生态平衡，调控肠道内功能。双歧杆菌是 附在肠 膜表面的有益菌种，它能够通过代谢产生有机酸和其他抗菌活性物质，竞争性抑制有害细菌和病原菌的增殖或感染，改变肠道的理化特性，抑制致癌物的产生[9]。报道显示，双歧杆菌可通过将大量难消化的低聚糖代谢为乳酸和乙酸，改善肠道菌群环境及粪便 稠度，其制剂已被用于多种顽固性腹泻的治疗，对改善肠道疾病有重要作用[10,11]。由此可见，双歧杆菌可调节肠道菌群，维护正常菌群的平衡，抵御外源有害微生物的入侵。其作用机制可能是通过双歧杆菌的定制阻力和竞争性抑制构成了防御屏障，其代谢物降解受体多糖产生有机酸，发挥了抑菌作用，另外自身代谢物可增加游离胆酸含量，抑制病原微生物生长，激活机体产生过氧化氢酶杀灭病原细菌等。其生理功能对缓解便秘和胃肠道功能障碍的患者有一定的治疗意义[12]。

2.2 免疫调节与延缓衰老

机体自身免疫功能是通过对外来微生物的识别，抵御病原微生物入侵，防止感染的过程。随年龄增长，人体免疫功能逐渐降低，造成人体自身免疫系统受损或退行性改变，引起感染性疾病。双歧杆菌作为人体有益的细菌之一，具有免疫刺激作用，可促进细胞因子、特异性抗体和非特异性抗体的产生，激活机体免疫监视能力，增强机体的抗病力[7]。通过双歧杆菌对大鼠关节炎调节作用的试验发现，双歧杆菌制剂可通过抑制下调关节炎标记物的表达水平治疗关节炎[13]。还可通过增加血液中超氧化物歧化酶的生物活性，促进机体内自由基的清除，抑制血浆脂质过氧化，增强胸腺和脾脏的抗氧化活性、改变基因表达，提高免疫功能，延缓衰老[12,14]。双歧杆菌能够直接或间接地参与维生素B族、维生素D、维生素K和铁离子的合成和吸收，调控肠道内氨基酸和尿素的形成，降低人体血氨浓度[15]。因此，双歧杆菌对增强机体的免疫功能、延缓衰老有重要意义。

2.3 抗肿瘤

随着对双歧杆菌研究的深入，众多学者发现其在包括乳腺癌、结肠癌、胃癌、肺癌、肝癌、宫颈癌等在内的越来越多癌症中发挥抗肿瘤作用[16]。重组双歧杆菌和WT1蛋白开发的疫苗，在白血病小鼠模型中发挥出显著的抗肿瘤作用，其临床可能性将会被进一步证实[17]。双歧杆菌能够通过肝脏代谢中葡萄糖醛酸结合过程，调控肠道菌群代谢，进一步调节细胞 亡、细胞分化，抑制细胞增殖，灭活致癌物活性，预防结肠癌的发生[18]。许多实体瘤都具有低氧和坏死的特性，双歧杆菌能够选择性地定位于肿瘤缺氧区进行增殖，通过双歧杆菌对乳腺癌肿瘤组织的特异性靶向作用，改变组织声学特性，增强高强度聚焦超声对肿瘤的抑制作用，这为治疗乳腺癌提供了新的思路[19,20]。

2.4 调节脂肪代谢（降低胆固醇、改善蛋白质吸收）

脂肪代谢包括合成和分解两个过程，两者通过调控脂肪代谢相关基因和相关酶活性共同调节脂肪代谢过程[21]。双歧杆菌可通过活化巨噬细胞分泌细胞因子，从而抑制前脂肪的成脂分化，介导调节脂肪代谢功能，对降低心血管疾病发病率具有重要意义[22]。众所周知，动脉粥样硬化及心脑血管疾病在老年人中发病率居高，降低胆固醇对于疾病治疗起着重要的作用。肠道菌群中双歧杆菌、乳酸杆菌、消化链球菌等具有降解胆汁酸的作用，可减少胆酸与胆固醇的再吸收。因此，胆固醇和胆汁酸的代谢与肠道菌群密切相关，研究发现双歧杆菌可通过抑制胆固醇吸收，降低人体血液中甘油三酯和总胆固醇含量，对老年人心血管疾病预防及治疗有重要的意义[23,24]。

2.5 营养调节

双歧杆菌的营养作用很早就被证实。其可改善蛋白质的代谢，这种作用有利于婴儿乳蛋白的吸收；自身通过代谢为人体提供必需的B族维生素、其他维生素和各种氨基酸；肠道内的双歧杆菌可产生有机酸，致使环境中pH值降低，有利于促进维生素D及钙、铁、锌等元素的吸收，为机体提供营养物质[25]。重症急性胰腺炎是一种高危的急腹症，病情极易恶化、并发症多，可引起患者继发性多功能器官功能障碍，肠道 膜屏障功能损坏导致患者营养摄入困难，还可能导致继发性感染和休克，极大地威胁患者的生命。研究发现双歧杆菌不仅能够为患者改善菌群平衡、保护肠道完整性、提供肠内营养，还能提高免疫功能，恢复肠道 膜屏障功能，防止细菌和内毒素易位，降低感染性并发症的发生率[26,27]。重症脑症也常常伴随着吞咽困难、意识障碍等并发症，由于长时间卧床进食或肢体瘫痪等原因可造成患者胃肠功能紊乱，导致机体出现营养不良、免疫功能低下等问题。益生菌可通过肠道营养为患者提供能量，维持正常的上皮细胞稳定，促进恢复肠道和免疫功能[28]。由此可见，双歧杆菌可以改善由于疾病导致的患者营养不良、肠道功能障碍等问题，对临床治疗效果的提高有很大帮助。

表2 双歧杆菌相关制剂治疗疾病机制

3 双歧杆菌制剂

随着对双歧杆菌的研究深入，人们通过体外培养将其制成活菌制剂，已开发出多种微生态制剂，并已经广泛进入到人们的日常生活中。特别是人们对更高质量的益生菌乳制品的需求，使得双歧杆菌成为非常有价值的添加剂。

3.1 在医药方面的应用

双歧杆菌具有益生菌的优势，能够维护肠道菌群平衡，建立生物学屏障机制，具有抵制外源有害菌入侵、为机体提供营养、抗氧性和耐酸性强等特性，已被制成多种微生态制剂使用[28～33]（表2）。现国内比较常见的双歧杆菌制剂包括回春生胶囊、三株口服液、双歧王、培菲康、金双歧、生态源口服液、五株王功能液、威特、康健活性功能液、普乐拜尔等，具有改善肠道菌群、延缓衰老、增加钙质吸收等功能，用于预防和治疗疾病[34,35]。已有研究发现，双歧杆菌活菌制剂对糖尿病、急性淋巴细胞白血病、新生儿黄疸等疾病有治疗作用[30,31,36]。

3.2 食品

目前，国内外利用双歧杆菌作为益生菌应用到乳制品加工中，生产牛奶、酸奶、啤酒、冰淇淋、饮料、饼干等食品，以促进人体胃肠道的吸收，提供必要的维生素和微量元素。日本最早于1971年开发出首款双歧杆菌制品，至今已开发出50多个乳制品[4]。双歧杆菌还可作为发酵剂添加到面包中，减少食品中的抗营养因子，对人体发挥潜在营养作用[36]。双歧杆菌食品类主要是酸奶、奶粉，其中酸奶中加入双歧杆菌不仅能提高产力，缩短凝乳时间，酸奶的口感和味道也更容易被大众接受，且可大规模生产。现在市面上可见的各种乳制品中很多是双歧杆菌制品，其口感很受各年龄段人群的喜爱。

4 结语

双歧杆菌作为一大类优生细菌，众多的生物学功能为肠道疾病治疗提供了新的思路。其是非常有价值的膳食添加剂，也是医药卫生方面的有效微生态制剂。随着科学技术的不断发展，对双歧杆菌的研究，除了其自身的功能外，可以在基因组学方面加以重视，从而开发出更多类型的益生菌，为人类创造出更有价值的微生态制剂。