#乳酸菌活菌制剂对动物免疫调节作用研究进展

乳酸菌活菌制剂对动物免疫调节作用研究进展

黑龙江省科学院微生物研究所曹亚斌

Fuller于1989年首次给益生菌下的定义是“益生菌是通过改善肠道菌群平衡而对宿主健康产生有益作用的活菌添加剂。”FAO和WHO 给出益生菌的定义为“当摄人足够数量时可对宿主起有益健康作用的活的微生物。”不少地方采用这一概念，但随着研究的进行逐渐发现了这个定义的局限性，不同的研究者也不断提出应对益生菌概念进行调整和完善。在有益菌中，主角是乳酸菌，各国科学家对活性乳酸菌的研究取得诸多成果。

活性乳酸菌对动物机体有众多的有益作用，如协调和维持胃肠道微生态平衡；和病原体竞争肠黏膜的吸附位点，致使病原菌无法在肠黏膜上定植，促进营养成分的吸收，抗肿瘤作用，刺激免疫细胞的活性，提高机体的免疫力等，其中最引人注目的是活性乳酸菌对于机体免疫力的影响。

一、活性乳酸菌发挥免疫调节作用应具备的条件

对于活性乳酸菌菌株的选择应建立在它能够促进肠内免疫反应而不会改变肠内动态平衡的基础上。要胜任这个使命，乳酸菌应具有以下特点：①应具有较高的活性，必须能耐受低pH以及胆汁酸；②如果菌株不能在肠道内定植，应能够在肠道内持续存在（可通过持续摄人而满足）；③能够附着到肠上皮以抵抗肠蠕动的冲洗作用；④应该能够和肠相关的免疫细胞相互作用或者发出信号。

1、乳酸菌的活性

一般认为活性乳酸菌要对免疫系统起作用，它们必须保证是存活状态的，可以在肠道内增殖并存活下去，包括FAO和WHO的概念中都认为益生菌应该是活的微生物。试验证实和活性的德氏乳杆菌组相比，无活性的德氏乳杆菌组激活分泌细胞子的细胞数量要少。

另有一些试验结果明确地显示，被摄取的菌株并役有成为肠道正常菌群的固定成员而只是在摄取期间存在或者是在给料后维持相当短的一段时间。另外，乳酸菌的代谢产物中的乳酸及一些可溶性因子也会发挥作用。从8种冻干乳酸菌株组成的乳酸菌混合物VSL3中提取的DNA可引起上皮细胞和免疫细胞的非炎性反应。在一个同样使用(VSL3)混合物的相似的研究中发现，这种乳酸菌的染色体DNA通过TLR9信号途径对右旋糖酐硫酸酯钠引起的小鼠大肠炎模型有抗炎作用。

试验证明，只有活性乳酸菌，在肠内存在至少48 h～72 h才能发挥作用，这是所有颗粒性抗原要诱导肠内免疫促进作用所必须的。这一结果提示了对于每一种动物来说每天定量的活性乳酸菌摄人对于其发挥免疫作用是非常重要的。这类研究有助于阐明关于活性乳酸菌对免疫调节的分子基础。

2、益生菌的黏附性

关于益生菌的黏附性也受到较多的关注，对宿主细胞或黏滚的黏附能力被认为对益生菌来说是必须的。因为只有黏附到肠道内表面才能抵抗肠道的蠕动而不被很快的排出，只有黏附之后才有和肠上皮和相关免疫细胞相互作用的可能。然而对于活性乳酸菌的黏附性，尤其

是对上皮细胞的黏附性的认识主要是建立在体外试验的基础上。而这种体外试验只是在很小一部分上模拟了复杂的肠内生态系统。对于黏液凝胶以及它作为一个防御实体的重要性的认知还非常有限。因为常规的肠组织固定方法（乙醛固定法），通常是伴随其表面黏液的脱离和丧失。这种体外试验的局限性已被Matsuo K等证实，他们用卡诺依氏固定液保证人直肠石蜡样品中表面黏液的存在。观察发现细菌被限定在外层唾液黏蛋白和硫黏蛋白之间，这显示出黏液凝胶是阻止肠内菌黏附到上皮表面的一个重要屏障。对大多数试验使用的体外培养系统中，不分泌黏液的上皮细胞系是否有实际的生理意义，同时也提出了对于活性乳酸菌黏附性研究的新方向。不过，这些简化了的系统对于研究可能存在的细胞通路以及分子标记仍然是有用的重要工具，在大量的研究中还是观察到上皮细胞对黏附性乳酸菌株所做出的反皮。对于乳酸菌的黏附性的研究还有待进一步的深入，还需要更多的研究来确定在体内是否有特定的菌株能够到达并且黏附到上皮上，最终产生一定的生理学效应。

二、活性乳酸菌诱导免疫的机制

1、活性乳酸菌的内化

活性乳酸菌可诱导黏膜免疫应答，要完成这个过程，活性乳酸菌必须和上皮细胞以及肠相关免疫细胞进行相互作用，以启动免疫信号网络，活性乳酸菌的内化途径对于激活免疫细胞和启动免疫反应有重要作用。活性乳酸菌可以通过在派伊氏结或绒毛中的M细胞而内化，也可能被树突状细胞以整个细胞或它们的抗原片段的形式而被捕获。

Galdeano M C等用荧光标记技术在小鼠的体内试验证实了几种活性乳酸菌的内化途径，观察到在派伊氏结、小肠绒毛固有层及大肠淋巴结内的活性乳酸菌及其和肠相关细胞的相互作用。树突状细胞定植于上皮细胞之间，它可穿过上皮间连接而捕获肠腔内的微生物，有证据显示，固有层树突状细胞对活性乳酸菌或它们的片段的摄取可能是通过Toll样受体和CD-206甘露糖受体完成的。完整的细菌内化到绒毛的途径可能是通过绒毛里的M细胞，而细菌碎片的内化，可能和Toll 样受体2或CD-206受体有关，因为观察到在这个过程中固有层相关的免疫细胞中或派伊氏结细胞中的这两种受体数量都显著的增加。另外一个可使活性乳酸菌穿过上皮的途径是细菌对于覆盖在派伊尔氏结表面的M细胞的黏附。利用阴沟肠杆菌作为模型细菌，研究发现这个捕获过程实际上可能是特化的M细胞而发生的，在研究中可观察到M细胞下的上皮下凸点区可发现一些活着的正常菌。可进行原位检测和鉴定的经过遗传标记的重组菌株可极大的促进对于M细胞捕获及和益生菌相互作用的具体过程的深入研究。

2、活性乳酸菌诱导的肠内局部免疫反应

和肠内相关细胞相互作用后，活性乳酸菌或其片段被内化，之后最早和它们相互作用的细胞有抗原递呈细胞(APC)、巨噬细胞、肠固有层相连的树突状细胞，和这些细胞接触后，细胞因子被释放并对免疫应答进行调节。活性乳酸菌和上皮细胞相互作用后诱导白细胞介素一6 (IL-6)的释放。巨噬细胞和树突状细胞吞噬益生菌或它们的碎片后被诱导产生细胞因子，如肿瘤坏死因子(TNF)和干扰素(IFN)。在进

行活性乳酸菌的研究时发现其对这两种因子的作用是最显著的。活性乳酸菌诱导的TNF-a是启动黏膜相关的免疫细胞和肠上皮细胞相互作用所必须的，IFN-y被证实是一些免疫细胞成熟所必须的。这些细胞因子又增强上皮细胞的刺激作用，启动所有相关免疫细胞的相互作用。肥大细胞也被激活而释放IL-4。另外，所有活性乳酸菌都存在刺激调节性细胞因子IL-10分泌的增加。1L-6可以促进分泌IgA+B细胞的增殖，增加分泌IgA的细胞的数量以及它们向肠固有层浆细胞靠近的通路。IL-6和IL-4以及转化生长因子(TGF-p)可以诱导B细胞表面非胸腺依赖性的IgM向IgA的转化，并能通过这种途径增加肠固有层IgA+B细胞的数量。体外研究发现，活性乳酸杆菌的一些不明成分可能对T细胞有抗增殖作用并对T细胞分泌细胞因子也有抑制作用。肠内T细胞反应是被局部和其相互作用的树突状细胞（DC细胞）调节的，而DC细胞又可以被活性乳酸菌所影响，所以活性乳酸菌可通过调节T细胞而影响机体的免疫反应过程。

3、活性乳酸菌所诱导的系统免疫反应

活性乳酸菌或其片段在派伊氏结中被M细胞内化后，和巨噬细胞及树突状细胞相互作用，这两种细胞被激活而产生细胞因子。在免疫应答的感应部位，免疫细胞被细菌刺激后，细胞因子的分泌增强，IgMB细胞向IgA B细胞的转化也增强。免疫细胞分泌的IL-10、IL-6、IL-4和TGF-p，也可以增强这种非胸腺依赖性免疫球蛋白的辖换。益生菌的刺激可以诱导IgA循环，增加离肠较远处的黏膜部分的IgA+细胞的数量。IgA+细胞转移到肠系膜淋巴结，并通过胸导管进入循环，