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乳酸菌的黏附特性及作用综述

作者:原创论文网 时间:2018-11-02 14:47 加入收藏

摘要

  Abstract:Lactic acid bacteria, as the safest and most effective probiotics, are widely used in medical, food and feed industries. However, probiotic properties of lactic acid bacteria are easily affected by many factors. The adhesion to intestinal mucosa is the first prerequisite for Lactobacillus to play a good role in probiosis. After adhesion to intestinal mucosa, Lactobacillus can not only be colonized in the intestinal tract, but also inhibit the proliferation of pathogenic bacteria by competing with the pathogenic bacteria for the adhesion site. Meanwhile, Lactobacillus can strengthen the intestinal mucous barrier and reduce the invasion of harmful microorganisms by regulating the expression of mucin in intestinal mucous layer. This arlicle mainly discussed the adhesion characteristics and functions of lactic acid bacteria, aimed toprovide help for the in-depth understanding and scientific application of lactic acid bacteria.

  Keyword:lactic acid bacteria; adhesion; mucin; inhibit pathogenic bacteria;

  乳酸菌作为典型的益生菌种, 能够阻碍致病菌在肠道中的定植, 调节肠道微生物区系平衡, 提高宿主的免疫力, 在食品、医疗、饲料等领域应用广泛。然而, 外来乳酸菌只有在宿主肠道内定植达到一定数量级才能发挥益生作用。高黏附性的乳酸菌能够黏附于肠黏液层及上皮细胞, 不易随着肠内容物流动被清除, 有利于自身菌群的长期定植。同时, 黏附的乳酸菌能够促进黏液层中黏蛋白的分泌, 增加黏液层厚度, 稳固黏液屏障功能。此外, 乳酸菌能够通过竞争、排斥等作用, 与致病菌竞争黏附位点, 维持肠道菌群平衡。因而, 乳酸菌的黏附性是评价其作为益生菌的重要标准。对乳酸菌的黏附特性及作用进行综述, 以期能够为乳酸菌的深入认识和科学应用提供帮助。

乳酸菌的黏附特性及作用综述

  1、乳酸菌的黏附性

  1.1、调控黏蛋白m RNA的表达水平

  外源乳酸菌要在肠道长期定植, 首先需要通过空间位阻效应或疏水作用力与肠黏蛋白进行非特异性的结合。目前这种结合机制尚不完全清楚, 但已发现乳酸菌能够通过其表面高度重复的蛋白结构域, 黏液靶向黏附素调控黏蛋白的表达与分泌, 增加黏液层厚度, 稳固黏膜屏障。但不同菌株对各肠段黏蛋白表达水平的调控存在差异。Smirnov A等人[1]认为饲喂乳酸菌混合菌制剂能够显着提高肉仔鸡空肠黏蛋白Mucin-2的m RNA表达水平, 促进黏蛋白的分泌, 而对十二指肠和回肠作用不显着。然而, 在随后在研究中发现, 乳酸菌不仅对肉仔鸡空肠黏蛋白表达具有调控作用, 对回肠、结肠、盲肠的黏蛋白分泌同样具有促进作用。

  1.2、占位效应

  黏附是肠道微生物作用于宿主的第一步。乳酸菌通过其表面的黏附素类物质, 包括脂磷壁酸、表层蛋白等与宿主肠道黏膜或黏液层发生黏附作用, 有利于其在肠道内长期定植。黏附的乳酸菌能够与致病菌竞争黏附位点, 激活肠黏膜免疫功能, 降低肠道p H值, 促进肠道蠕动, 抑制致病菌的黏附与增殖。周罗雄[2]采用体外黏附模型发现分离的6株鸡源乳酸菌均能够与沙门氏菌竞争黏附位点, 抑制病原菌的繁殖。白洁等人[3]证实乳杆菌能够通过黏附置换的方式抑制大肠杆菌K88和鼠伤寒沙门氏菌对细胞的黏附。

  1.3、特异性

  乳酸菌的黏附作用具有菌株特异性和宿主特异性。宿主特异性是指从某种动物肠道分离的菌种仅对同类宿主表现出较高的黏附效力, 有些高黏附的菌种对异类宿主甚至不具黏附性。许女等人[4]在测定乳酸菌黏附特性的试验中发现, 4株乳酸菌中2株牛源乳酸菌较其他来源的菌株对黏蛋白的黏附力更强。Fang H等人[5]的研究证实, 即使是同种乳酸菌, 对不同来源的黏蛋白仍表现出不同的黏附性。菌株特异性是指同种属的乳酸菌不同菌株的黏附效力各不相同。Argyri A A等人[6]从食品中分离得到13株植物乳杆菌, 发现不同菌株对Coca-2细胞 (人结肠癌细胞) 黏附能力差异显着。

  2、黏附性体外评价方法

  2.1、模型评价

  模型评价法分细胞模型、黏蛋白模型2类。细胞模型通常采用易于体外培养的Caco-2, HT-29细胞评价乳酸菌对肠上皮细胞的黏附特性。Caco-2, HT-29细胞均是一种人结肠癌细胞, 表现出成熟肠上皮细胞的特性, 是目前研究肠道黏膜黏附应用最广泛的细胞模型。谢璐娜等人[7]通过Caco-2细胞黏附试验, 从番鸭肠道中筛选出6株高黏附性乳酸菌株作为潜在益生菌。Chen S等人[8]利用HT-29细胞模型从大麦酒中筛选出一株高黏附性的罗伊氏乳杆菌WHH1689, 以期能够在常温贮存的酸奶中发挥良好益生效用。

  近年来, 越来越多的学者采用体外黏蛋白模型, 评价菌株的益生特性。曾东等人[9]利用固定黏蛋白模型结合细菌同位素γ-32P-ATP标记法, 探讨犬源肠球菌E01和E01, 鸡源德氏乳酸杆菌德氏亚种N11, 猪源约氏乳杆菌JJB3和2株致病性大肠杆菌ATCC25922, CVCC2060对犬各肠段黏蛋白的黏附能力及乳酸菌对大肠杆菌的黏附抑制作用。Chatterjee M等人[10]在探究一株发酵乳杆菌上黏蛋白结合域对肠道病原菌的抑制机理时同样采用了体外黏蛋白模型。

  2.2、黏附相关特性评价

  研究表明, 细菌表面疏水性与其黏附性成正相关, 故菌株的黏附性能除了直接利用黏蛋白模型外, 还可通过疏水性间接评价。赵静等人[11]通过碳氢化合物粘着法测定海氏肠球菌3#、乳酸明串珠菌5#等表面疏水性, 结果与黏蛋白黏附试验一致。任大勇等人[12]在筛选高黏附性乳酸菌的试验中, 采用微生物黏着碳烃化合物法评价了唾液乳杆菌23174植物乳杆菌1.557, 发酵乳杆菌6233、德式乳杆菌乳酸亚种1.2625, 嗜酸乳杆菌1.1878的表面疏水性, 最后筛选出一株唾液乳杆菌23174和植物乳杆菌1.557为高黏附性的乳酸菌株。然而, 乳酸菌疏水性与其黏附特性成正相关的结论在一些研究中并未得到证实, 这可能与菌株来源和宿主特异性有关。

  3、结语

  乳酸菌类益生菌制剂具有改善宿主肠道微生态环境、促进营养物质的消化与吸收、抑制病原菌的生长与黏附、增强机体免疫力等多种功能。高黏附的乳酸菌能够在动物肠道中停留相对较长的时间, 有利于菌群在肠道内长久定植, 竞争致病菌黏附位点, 巩固肠黏液屏障, 维持肠道健康。论述乳酸菌的黏附特性及其评价方法, 以期能够为益生乳酸菌的筛选及应用提供理论依据。

  参考文献
  [1]Smirnov A, Perez R, Amit-Romach E, et al.Mucin dynamics and microbial populations in chicken small intestine are changed by dietary probiotic and antibiotic growth promoter supplementation[J].Journal of Nutrition, 2005 (2) :187-192.
  [2]周罗雄.乳酸菌对肉鸡肠道中肠炎沙门氏菌的抑菌作用研究[D].杨凌:西北农林科技大学, 2014.
  [3]白洁, 李卫芬, 黄琴, 等.几株益生乳酸菌对Caco-2细胞的黏附及其对致病菌黏附的影响[J].动物营养学报, 2012, 24 (10) :1 992-1 998.
  [4]许女, 史改玲, 程宏乾, 等.牛源乳酸菌的黏附特性及对奶牛乳房炎大肠杆菌的黏附抑制研究[J].中国食品学报, 2017, 17 (1) :20-30.
  [5]Fang H, Ouweh A C, HideoH, et al.Adhesion of bifidobacterium Spp.to human intestinal mucus[J].Microbiology&Immunology, 2001, 45 (3) :259-62.
  [6]Argyri A A, Zoumpopoulou G, Karatzas K A G, et al.Selection of potential probiotic lactic acid bacteria from fermented olives by in vitro tests[J].Food Microbiology, 2013, 33 (2) :282-91.
  [7]谢璐娜, 白丁平, 谢正露, 等.番鸭肠道乳酸菌的分离鉴定及抑菌性能[J].中国兽医学报, 2016, 36 (1) :40-47.
  [8]Chen S, Chen L, Chen L, et al.Potential probiotic characterization of Lactobacillusreuteri from traditional Chinese highland barley wine and application for room-temperaturestorage drinkable yogurt[J].Journal of Dairy Science, 2018 (7) :5 780-5 788.
  [9]曾东, 吴梦, 倪学勤, 等.乳酸菌和大肠杆菌对固定化犬肠道黏蛋白模型的黏附性[J].中国兽医学报, 2011, 31 (10) :1 419-1 423.
  [10]Chatterjee M, Pushkaran A C, Vasudevan A K, et al.Understanding the adhesion mechanism of a mucin binding domain from Lactobacillus fermentum and its role in enteropathogen exclusion.[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2017 (10) :598-607.
  [11]赵静, 李向楠, 王军, 等.益生乳酸菌对奶牛阴道上皮细胞黏附作用的研究[J].中国预防兽医学报, 2014, 36 (9) :701-703.
  [12]任大勇.益生乳酸杆菌的黏附及免疫调节作用研究[D].长春:吉林大学, 2013.

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