乳酸菌维持人体肠道微生态平衡的作用及其机理

乳酸菌维持人体肠道微生态平衡的作用及其机理

摘要：乳酸菌（Lactic Acid Bacteria）是一类能发酵碳水化合物产生乳酸的细菌，具有维持肠道微生态平衡的作用，本文对乳酸菌维持肠道菌群生态平衡的作用机理进行了探讨。

关键词：乳酸菌；肠道；微生态平衡；机理

乳酸菌（LAB，Lactic acid bacteria）不是分类学上的名词，而是指一群可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的总称，在自然界和人类消化系统中广泛存在。乳酸菌是科学家已发现的主要益生菌，担负着人体多种重要的生理功能，具有维持人体微生态平衡的作用，与机体健康息息相关。乳酸菌被广泛应用于轻工业、食品、医药和饲料工业等许多行业上。近年来，人们逐渐认识到乳酸菌的生理功能及其对人体健康的作用，使乳酸菌在食品和医药等方面具有更广阔的应用前景。

乳酸菌为革兰氏阳性菌，细胞形态为杆菌或球菌，消耗葡萄糖50％以上，产生乳酸分解蛋白质，但不产生腐败产物，不形成内生孢子，无运动性或极少运动，目前己发现的乳酸菌在细菌分类学上有18个属，其中有益菌以乳杆菌属、双歧杆菌属为代表，已被证实在临床上能够治疗和预防人和动物的某些肠道疾病或者起到保健作用［1］。因双歧杆菌所产生的乳酸不足50％，所以双歧杆菌不归于乳酸菌，而单独另辟双歧杆菌属（Bi-fidbacterium）。但虑其保健作用，双歧杆菌属和肠球菌属（E-nterococcus）也包括到乳酸菌中［2、3、4］。

1 乳酸菌的作用

乳酸菌不仅可以提高食品的营养价值、改善食品风味、提高食品保藏性和附加值，而且，近年来乳酸菌的特殊生理活性和营养功能正日益引起人们的重视。大量研究表明，乳酸菌对人体具有多方面的保健作用，如调节机体胃肠道正常菌群、保持体内微生态平衡、提高食物消化率和生物价、改善便秘、降低胆固醇水平、改善肝功能、缓解乳糖不耐症、控制内毒素、抑制肠道内腐败菌生长繁殖和腐败产物的产生、制造营养物质、刺激组织发育，从而对机体的营养状态、生理功能、细胞感染、药物效应、毒性反应、免疫反应、肿瘤发生、衰老过程和突然的应急反应等产生作用。由此可见，乳酸菌的生理功能与机体的生命活动息息相关，如果乳酸菌停止生长，人类就很难健康生存［2-3］。

2 人体肠道微生物生态系统

肠道微生物生态系统是人体最大、最复杂的微生态系统（microecosystem），其中存在着大量不同类型、含量多少不一的各种细菌，其数量约10倍于人体体细胞。在正常生理状况下，肠道含有400～500种不同类型的细菌，其重量约为1～2kg，这些细菌主要寄居于远端小肠、盲肠、结肠等部位［5］，按其作用可分为3类：①共生性类型，主要是专性厌氧菌，数量大，主要有双歧杆菌、类杆菌、真杆菌等，属肠道原籍菌，恒定存在，在生态平衡时，它们的维生素和蛋白质合成、消化吸收、生物拮抗和免疫等生理功能对宿主有益；②致病性类型，生态平衡时数量少，寄生于正常部位，不至于使宿主发病，若失去控制，则会导致宿主的不良反应；③双向性类型，指那些同时具有生理和致病2种作用的菌种，其数量的增加，会导致腐败物质、致癌物质和毒素的增多，加剧宿主的老化［1］。

肠道中各种细菌的种类、数量和定居部位是相对稳定的，它们相互协调、互相制约，共同形成一个平衡的微生态系统。

3 肠道菌群失调及乳酸菌的作用

对于健康成年人来说，其肠道内微生物按一定的种群比例定植在肠壁上，处于一种稳定的菌群平衡中。但由于某些因素如抗生素的使用、放疗、化疗、饮食习惯不良、精神压力等原因可能会导致肠道正常菌群种类和数量的改变，肠道微生物生态系统被破坏，所引起的病理状态称为肠道菌群失调［1］。

乳酸菌进入肠道后，可以迅速进行生长繁殖，代谢产生的乳酸、二氧化碳使肠内pH值迅速降低，抑制了

病原菌和有害人体健康的细菌的繁殖，从而起到预防感染、维持肠内菌群平衡的作用。

4 乳酸菌改善肠微生物生态学的作用机制

4.1 产生抗菌物质

肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌具有多种生物拮抗功能，如乳酸菌在体内发酵乳糖，产生大量的乳酸乙酸，可降低肠道局部pH值，改善微生态环境，抑菌或杀死肠道内的大肠埃希菌、沙门菌、链球菌等；同时，低pH值有利于肠道蠕动，维持正常生理功能，阻止致病菌的定植。Gibson等报道，双歧杆菌能产生一种未知的广谱抗菌物质，具有抑制沙门氏菌、志贺氏菌、霍乱弧菌等病原菌的活性［6］；乳酸菌产生的组织酸对革兰氏阴性菌作用更明显；乳酸菌本身还有抑制病原体复制的作用［5］；保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌和乳酸乳杆菌所产生的过氧化氢有明显的抑菌效果；乳酸菌能分泌抑制病原菌的细菌素，对多种革兰氏阳性菌，包括葡萄球菌、链球菌、微球菌、分支杆菌和斯特氏菌均有抑制作用［7］。

4.2 乳酸菌的定植拮抗作用

乳酸菌的定植拮抗作用突出表现在2个方面，一是与致病菌竞争消化道上皮的附着位点。致病微生物是粘着于宿主细胞表面的糖蛋白或糖脂质糖链而构成感染的。胃肠道的原籍菌群能抑制其它外来微生物在肠道内的定植或增殖，被称为“竞争排斥作用”或“定植抗力”。这种定植抗力的产生是因为体内微生物与致病菌竞争肠道上皮的吸附位点而产生的。如果这些吸附位点被较多的有益微生物所占据，病原微生物就会被限制与肠粘膜粘附、定植。以乳酸菌为代表的专性厌氧菌是构成定植抗力的主要力量，被称为定植抗力因子［8］。乳酸菌在人的肠道中通过粘附素与肠粘膜上皮细胞相互作用密切配合，形成生物屏障，在空间上构成致病菌的定植抗力，并通过其代谢产物阻止致病菌的定植和入侵，保护宿主免受致病菌的侵害，如植物乳杆菌299v（Lactobacillus plantarum299v）可促进肠上皮细胞分泌粘蛋白，既提供乳酸菌合适的生长环境，又抑制致病菌的定植［9］；双歧杆菌通过脂壁磷酸粘附于肠上皮细胞表面，与其它厌氧菌一起共同占据肠粘膜表面，构成一层菌膜屏障，并产生细胞外糖苷酶，降解上皮细胞上作为潜在致病菌及其内毒素结合受体的复杂多糖，竞争性抑制肠道内源性及外源性潜在致病菌对肠上皮细胞的粘附、定植，促使它们离开感染的肠道，从而起到定植拮抗作用［10］；菌体还可以促进小肠粘膜素的分泌，干扰致病菌对小肠上皮细胞的吸附。

二是与有害菌竞争营养物质。通过体外连续培养的方法可以发现肠道固有菌群与外来菌之间对营养物质的竞争现象。但在肠道内是否有这种竞争营养的作用并没有直接的实验证据。有人认为，这种竞争并不起多大作用，但是在某种物质如生物素成为有害菌的限制因素时，这种抑菌作用就会表现出来［6］。4.3 产生特殊酶系

乳酸菌不仅具有一般微生物所产生的有关酶系，而且还可以产生一些特殊的酶系，赋予它特殊的生理功能。如产生有机酸的酶系、合成多糖的酶系、分解乳酸菌生长因子的酶系、分解亚硝胺的酶系、降低胆固醇的酶系、控制内毒素的酶系、分解脂肪的酶系、合成各种维生素的酶系和分解胆酸的酶系等。乳酸菌可利用本身所特有的某些酶类补充宿主在消化酶上的不足，帮助分解上消化道未被充分水解吸收的营养物质，有利于宿主进一步吸收利用，包括增加人体必需的维生素、氨基酸、微量元素、某些无机盐类（如钙、磷、铁、钴等）的吸收和利用。同时，通过产生某些酶修饰毒素受体，减少毒素与肠粘膜受体的结合，维持肠道微生态平衡，促进机体健康［8］。

5 结束语

乳酸菌是自古以来就被人类所认识的一大类菌，随着人们对其特殊生理功能和保健功能的进一步认识，乳酸菌日益得到人们的重视。目前对乳酸菌的研究已从过去的食品奶酪和发酵乳制品转移到与人体的关系上来，随着人们对乳酸菌生长规律、作用机理的深入了解及分子生物技术的飞速发展，乳酸菌的用途必将大大地拓展，必将为保障人类健康发挥更大的作用。◇

参考文献

［1］赵景阳，何丹霞.益生菌的健康功效及其发展前景.广州食品工业科技，2002，19：73-75.