[科普中国]-双歧杆菌属

简介发现及定义

1900 年，法国巴斯德研究所的 Tissier 从母乳喂养的婴儿粪便中首次分离到了双歧杆菌，并且他认为从成年人粪便中得到的分离物是不同于来自哺乳期婴儿的菌株，该观点也一度被广泛接受。但是，后来研究者们从婴幼儿、成年人及动物粪便中分离到了相同的二裂细菌，所以逐渐推翻了 Tissier 的错误见解。双歧杆菌自发现以来，曾先后归属于奴卡氏菌属、棒杆菌属、乳杆菌属和放线菌属，在 1984 年出版的第八版《伯杰细菌鉴定手册》中首次作为独立的属（双歧杆菌属）进行描述。因此，从细菌分类学的角度讲，双歧杆菌属于细菌界、放线菌门、放线菌纲、双歧杆菌目、双歧杆菌科、双歧杆菌属。双歧杆菌是一类革兰氏阳性、不抗酸、不形成孢子、不运动的专性厌氧细菌，因末端常常分叉，故名双歧杆菌1。

形态描述双岐杆菌是无运动性不产芽孢的杆菌，在不同条件下呈现不同的形态。初分离菌株的形态有分叉状如Y 形和V 形，也有不分叉状如匙形或球棒形，但在继代培养后，菌株的分叉状通常都呈折断的杆状或弯曲状。在不适培养基中双岐杆菌可生成各种不规则形态。引起双岐杆菌变形的原因可以是多方面的，Glick先生证明，两歧双岐杆菌宾夕法尼亚变种在缺乏N--乙酰氨基糖时菌体会长成奇怪的形态，在培养基中控制其浓度从痕迹量到充足量，菌株形态则从鳞茎状、树节状、直至不分叉的杆状。Trial 用标记过的N-乙酰氨基糖进行实验，证明它被用于构成细胞壁的重要组分：糖肽。但大多数双岐杆菌的分叉和多变的现象不能由添加N-乙酰氨基糖而阻止，这说明还有其它因素影响双岐杆菌的形态。Husain 先生观察到两歧双岐杆菌在贫乏的培养基中大量地产生分叉，如果培养基中加入一定的氨基酸（丙氨酸、门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸），分叉的菌体又会回复到杆状。而Kojima 先生则认为钙离子在防止细胞形态多变及调节细胞分裂中起着主导作用。目前尚无进一步的研究来阐明双岐杆菌分叉的机理。

双岐杆菌的菌落形态、外观、大小都随菌株特性和营养状况而变。其形态可呈突起的透镜状，颜色从晦涩到有光泽、从乳白到瓷白都有，表面为波浪状、平滑状或软粘状。双岐杆菌为革兰氏阳性，但经常会出现染色变异；有时菌体内会出现一些染色粒，能被亚甲基蓝染色，而菌体其它部分不被染色2。

生理特征双岐杆菌是严格厌氧的，但在有二氧化碳存在时也能耐受氧气。不同菌株对氧的敏感性有很大的差别。双岐杆菌厌氧需求的差异，对应着不同的生物化学基础。某些对氧不太敏感的菌株具有较弱的触酶活性，能够除去生成的痕量过氧化氢，对不生成过氧化氢的菌株则可能具有NADH氧化酶活性，这些菌株只能在一定的氧化--还原电位下生存。某些对氧较敏感的菌株，其厌氧的主要原因是：过氧化氢的积累会使果糖-6-磷酸-磷酸酮醇酶失活，而该酶是双岐杆菌代谢途径的一个关键酶。一些对氧非常敏感的菌株的生长和发酵显然需要一个很低的氧化-还原电位，氧气的存会导致太高的氧化-还原电位，从而影响了菌体的生长。大部分人类种群的双岐杆菌生长的最适温度在36～38℃,而动物菌群的最适温度较高，有些能在46.5℃下生长。几乎所有菌株的生长在低于20℃时都会终止。双岐杆菌对营养素的要求相当不均，有些菌株以铵盐为氮源，有些则需有机氮。含多种维生素、核苷酸、乳糖、三种氨基酸和多种盐类的半合成培养基能够满足双岐杆菌生长需要，许多菌株可以生长在含铵盐、生物素、泛酸盐、糖类和矿物质的简单培养基上2。

种类及分布100 多年以来，随着分子生物技术的不断发展以及人们对双歧杆菌研究的不断深入，发现的双歧杆菌的种类也在逐渐增多。在最新的（2004 年）伯杰细菌鉴定手册中，将基于 16S rDNA 测序技术得到的双歧杆菌共分成了 34 个不同的种，包括青春双歧杆菌、角双歧杆菌、动物双歧杆菌、星状双歧杆菌、两歧双歧杆菌、牛双歧杆菌、短双歧杆菌、齿双歧杆菌、婴儿双歧杆菌（即，长双歧杆菌婴儿亚种）、乳双歧杆菌（即，动物双歧乳脂亚种）、长双歧杆菌、假小链双歧杆菌以及嗜热双歧杆菌和嗜酸热双歧杆菌，等等。双歧杆菌广泛存在于人和其他温血动物的肠道以及反刍动物的瘤胃中，此外在人的阴道、口腔以及母乳中也存在少量的双歧杆菌。母乳喂养的婴儿肠道中双歧杆菌含量最丰富，其最初来源于母体，能够占到婴儿总肠道细菌的 60%。随着年龄的增长，人体肠道中双歧杆菌的种类和数量都会发生改变，一般 60 岁以上老人肠道中双歧杆菌的数量只占肠道细菌总量的 8%左右3。

生理功能科学研究表明，双歧杆菌具有多种益生功能，如：改善免疫系统紊乱导致的肠道疾病，比如炎症性肠病、溃疡性结肠炎、克罗恩病、结肠袋炎等；粘附在肠道上皮细胞并分泌抗菌肽，同时增加粘液层厚度，抑制病原菌侵入肠道；清除自由基、提高宿主抗氧化酶活性、减少血清和肝脏丙二醛的含量，从而缓解机体的氧化损伤，延缓衰老；改善因肠道菌群失调引起的疾病，如便秘、腹泻等；分泌 β-半乳糖苷酶，缓解乳糖不耐；抑制腐败菌生长和分解致癌物质达到抗癌（如结肠癌）的目的；降低血清胆固醇，防止动脉粥样硬化；减轻因肿瘤坏死因子 TNF-α 和脂多糖引起的炎症反应；还可以提高 2 型糖尿病患者血清钙离子浓度并降低谷丙转氨酶的水平，等等3。

生物活性作用双歧杆菌属在体内的分布及数量, 其主要分布在人体的胃肠道, 胃中稀少, 空肠中0 ～ 103 个/g , 回肠中103 ～ 107 个/g , 结肠中108 ～ 1012 个/g 。在胃肠道中不同年龄阶段的分布也不同, 母乳营养婴儿1011 ～ 1012个/g , 刚断奶小儿1010个/g , 成年人109 ～1010 个/g , 老年人107 ～ 109 个/g , 老年人双歧杆菌属数量的减少, 也许是引起人体衰老的主要原因之一。双歧杆菌属对人体功能具有调节作用, 其生物学活性包括两个方面, 一方面是保健作用;另一方面是药用治疗作用4。

生物屏障与生物拮抗作用双歧杆菌属的细胞壁与肠黏膜上皮细胞相互作用密切结合, 与其他厌氧菌一起共同占据肠黏膜表面, 形成一道具有保护作用的生物屏障, 并通过自身及产生的代谢产物排斥致病菌, 在肠道中保持菌种优势, 并与其他菌群相互作用, 调整菌群间的关系, 以保证肠道菌群最佳组合,并维持肠道功能的平衡。其抗菌机制主要有:(1)产生有机酸, 能明显降低环境中的pH 值, 使不耐酸的腐败菌和致病菌的生长繁殖受到抑制。(2)产生类似细菌素的蛋白质, 有一定的杀菌作用。(3)产生H2O2 ,从而激活机体产生过氧化氢酶, 抑制和杀灭革兰阴性菌, 如志贺菌属和沙门菌属, 此外, 双歧杆菌属能分沁胞外糖苷酶, 可降解肠黏膜上皮细胞的复杂多糖, 以减少致病菌代谢的能源。

营养作用双歧杆菌属能合成多种维生素,如B1 、B2 、B6 、叶酸、泛酸和B12 等, 当肠道菌群失调时, 明显表现为维生素缺乏, 从而证实了肠道菌群特别是占优势的双歧杆菌属为机体提供各种维生素的重要意义。双歧杆菌属还可以改善蛋白质的代谢,如产生的磷蛋白磷酸酶可将乳汁中α-酪蛋白降解,有益于乳蛋白的吸收, 在人体肠道内可产生β-半乳糖苷酶, 促进机体对乳糖的消化吸收。此外, 还可促进某些营养物质的吸收, 这是因为双歧杆菌属与其他厌氧菌产生的酸, 乙酸和乳酸, 使环境pH 下降,有利二价铁、维生素D 及钙的吸收。

免疫作用正常人服用双歧杆菌属制剂后,红细胞免疫黏附功能增强, 可能与C36 受体数量增多及免疫黏附调节因子增强有关。它能激活机体吞噬活性, 提高抗感染能力。

降血脂作用双歧杆菌属的结合胆汁酸水解酶能将各种结合胆汁酸水解为游离胆汁酸, 而游离胆汁酸与胆固醇在肠道共沉淀并从大便排出, 使血清胆固醇降低。

抗放射线作用双歧杆菌属能够提高宿主对放射线的耐受性, 有实验研究表明, 用射线照射无菌小鼠后两周, 惟有与双歧杆菌属单联的小鼠存活时间比未联菌的小鼠长。

抗衰老作用双歧杆菌属菌体成分或代谢产物具有抗胆固醇功能, 能明显减少肠管对胆固醇的吸收, 同时促进胆固醇转变为胆酸盐, 从而加快其排出体外, 对延缓机体衰老有积极作用。用其活菌液喂养老龄大鼠, 结果表明, 双歧杆菌属能使大鼠的某些具有抗衰老作用的酶SOD 、GSH-PX 活性升高, 而使大鼠衰老的物质LPO 浓度降低, 可见, 其具有一定的延缓动物衰老的作用。

在食品中的应用双歧杆菌等益生菌以食品基质作为载体被人体摄入，是非常常见的做法。双歧杆菌作为益生菌被添加到乳制品中已有长达 20 多年的历史，同时发酵乳也是双歧杆菌应用最广泛、最成熟的产品。美国加州大学戴维斯分校的 Lee 等发现，通过奶制品携带干酪乳杆菌 BL23 能够显著降低小鼠肠炎相关的细胞因子的数量，从而减轻肠炎小鼠的症状，并且基本不会影响小鼠肠道菌群的结构和比例。说明了奶制品携带益生菌这种微生物与环境的相互作用使得其相对于其他摄入方式可能更加有利于微生物的存活或者代谢从而提高益生菌的功效。目前国内市面上出售的含有双歧杆菌的发酵乳（酸奶），所用到的双歧杆菌主要是乳双歧杆菌和长双歧杆菌。然而，通常情况下双歧杆菌单独发酵牛乳的性质不够好，因此一般是与保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌等乳酸菌复配使用。普通酸奶里一般含有109~1010cfu/100 g 的活性乳酸菌，为了保证乳酸菌的活力不让酸奶过度发酵同时避免杂菌污染，一般需要低温（0~10℃）冷藏。