長(zhǎng)雙歧桿菌特性及應(yīng)用研究進(jìn)展

關(guān)嘉琦，邱 冀，岳瑩雪，史佳鷺，MD Masumuzzaman，冷友斌，李 春，霍貴成,，李柏良,

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030；2.黑龍江飛鶴乳業(yè)有限公司，北京 100015）

雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）是一種革蘭氏陽(yáng)性、不運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞呈桿狀、一端有時(shí)呈分叉狀的嚴(yán)格厭氧的細(xì)菌。雙歧桿菌作為腸道有益微生物，在保持機(jī)體健康方面起重要作用[1]。已知的32 種雙歧桿菌中有12 種來(lái)源于人類。長(zhǎng)雙歧桿菌（Bifidobacterium longum）是在嬰兒和成人的腸道微生物群中發(fā)現(xiàn)的最常見(jiàn)的雙歧桿菌物種，可在人體腸道中定植[2]。2012 年出版的《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》[3]中長(zhǎng)雙歧桿菌含3 個(gè)亞種，即長(zhǎng)雙歧桿菌長(zhǎng)亞種（B.longumsubsp.longum）、長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種（B.longumsubsp.infantis）和長(zhǎng)雙歧桿菌豬亞種[4]。美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）和歐洲食品安全局（EFSA）認(rèn)定長(zhǎng)雙歧桿菌具有安全性[5]，我國(guó)法規(guī)也批準(zhǔn)長(zhǎng)雙歧桿菌可用于食品及保健食品[6]。長(zhǎng)雙歧桿菌在人類健康中發(fā)揮著重要作用，具有防治便秘[7]、抑制腸道致病菌[8]、調(diào)節(jié)腸道平衡、降低膽固醇[9]、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、延緩衰老[10]和增強(qiáng)機(jī)體免疫活性[11]等生理功能。

本文綜述了長(zhǎng)雙歧桿菌亞種分型鑒定的方法、包括定植在內(nèi)的生物學(xué)特性；從長(zhǎng)雙歧桿菌緩解腦腸綜合征以及自身免疫綜合征等方面，綜述了長(zhǎng)雙歧桿菌對(duì)宿主發(fā)揮的重要益生功能及其作用機(jī)制；最后對(duì)其應(yīng)用及前景進(jìn)行綜述，以期加深和完善關(guān)于長(zhǎng)雙歧桿菌的認(rèn)識(shí)。

1 長(zhǎng)雙歧桿菌生物學(xué)特性

長(zhǎng)雙歧桿菌是母乳喂養(yǎng)嬰兒腸道中最豐富的雙歧桿菌種類之一。人體腸道內(nèi)的雙歧桿菌數(shù)量隨著年齡的增大而逐漸減少，種類也逐步發(fā)生變化，初期以嬰兒雙歧桿菌和短雙歧桿菌為主要優(yōu)勢(shì)菌，后轉(zhuǎn)變?yōu)榍啻弘p歧桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌[6]。另外，雙歧桿菌的形態(tài)也存在菌種特異性，如B.longum亞種主要為勺型[12]。

1.1 長(zhǎng)雙歧桿菌亞種的分型鑒定

雙歧桿菌具有高達(dá)87.7%～99.5%的種間相似度，因此，對(duì)雙歧桿菌的分型鑒定提出了更高要求[13]。目前，在雙歧桿菌親緣物種鑒定方面，傳統(tǒng)的生理生化和16S rDNA 同源性分析，對(duì)親緣關(guān)系比較近的物種分辨率不高，故多使用全基因組測(cè)序及系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)[14?15]、PCR-RFLP[16]、PCR-DGGE[17]、多位點(diǎn)測(cè)序分型（MLST）[18]、擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析（AFLP）[19]等方法來(lái)區(qū)分不同亞種。

長(zhǎng)雙歧桿菌的種內(nèi)基因組多樣性涉及與碳水化合物代謝、細(xì)胞膜合成、移動(dòng)元素相關(guān)的基因，這反映了三個(gè)亞種（長(zhǎng)亞種、嬰兒亞種和豬亞種）的不同生態(tài)特異性[20]。越來(lái)越多的人以此作為區(qū)分長(zhǎng)雙歧桿菌不同亞種的依據(jù)，而這需要找到能夠可靠區(qū)分不同亞種的特異性基因[21?22]。有文獻(xiàn)表明高度保守的熱應(yīng)激蛋白60 基因廣泛分布于雙歧桿菌中，能彌補(bǔ)16S rDNA 同源性分析的不足[23]，提高雙歧桿菌親緣物種鑒定的準(zhǔn)確性。李明杰等人采用特異性基因擴(kuò)增的方法，確認(rèn)了長(zhǎng)雙歧桿菌長(zhǎng)亞種糖激酶基因和長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種唾液酸酶基因可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種的快速區(qū)分[4]。

1.2 長(zhǎng)雙歧桿菌定植特性

長(zhǎng)雙歧桿菌在宿主腸道的定植是其發(fā)揮益生功能的基礎(chǔ)，而長(zhǎng)雙歧桿菌在人體試驗(yàn)中已被證明具有優(yōu)越的腸道定植能力。長(zhǎng)雙歧桿菌在兒童腸道中可定植超過(guò)5 年，即使在10 年后仍能檢測(cè)到該菌株[20]。人體腸道中長(zhǎng)雙歧桿菌的定植和豐度因個(gè)體而異，這與分娩方式、喂養(yǎng)方式、年齡、地理和生理狀態(tài)有關(guān)[24?25]。雙歧桿菌等腸道微生物在人體消化道內(nèi)分布情況如圖1 所示，可以發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌主要存在于結(jié)腸區(qū)域，而其他乳桿菌主要分布于小腸區(qū)域，這也是雙歧桿菌與其他乳酸菌的顯著差別。李讓等人借助PMA-qPCR 技術(shù)，發(fā)現(xiàn)B.longumBBMN68 在胃和小腸中存活率均較低，在結(jié)腸和直腸中存活率較高，并可在結(jié)腸中進(jìn)行增殖[26]。長(zhǎng)雙歧桿菌定植后會(huì)對(duì)人體腸道原住微生物群產(chǎn)生有益影響，例如通過(guò)增加青霉酸鹽、生物素和丁酸鹽水平與微生物群落相互作用，影響腸道代謝等[27]。

圖1 人消化道內(nèi)的微生物分布[28]Fig.1 Distribution of microorganisms in human digestive tract[28]

1.2.1 糖代謝能力對(duì)長(zhǎng)雙歧桿菌定植的影響 長(zhǎng)雙歧桿菌的定植與碳源、膽鹽、酸、免疫反應(yīng)、與其他微生物的競(jìng)爭(zhēng)以及腸道粘膜清除有關(guān)。功能基因組分析揭示，長(zhǎng)雙歧桿菌能夠在人類腸道中定植和存活，是因?yàn)殚L(zhǎng)雙歧桿菌能抵抗宿主腸道環(huán)境的選擇性壓力，并具有多種與不同碳水化合物代謝相關(guān)的基因，其分解多糖的能力會(huì)影響其在哺乳動(dòng)物腸道中的定植，例如在富含多糖（如淀粉，粘蛋白等）的環(huán)境中表現(xiàn)出物種特異性的適應(yīng)性。碳源的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)增強(qiáng)了長(zhǎng)雙歧桿菌定植并成為優(yōu)勢(shì)菌的能力。

1.2.1.1 母乳低聚糖代謝對(duì)優(yōu)先定植的影響 長(zhǎng)雙歧桿菌可通過(guò)利用母乳低聚糖（HMO）和植物源性多糖快速增殖，最終成功定植于人體腸道[1]，成為哺乳動(dòng)物的第一批腸道共生菌。目前長(zhǎng)雙歧桿菌已經(jīng)進(jìn)化出兩種同化HMO 的方式[29?30]，一些長(zhǎng)雙歧桿菌菌株利用胞外糖苷酶（例如α-l-巖藻糖苷酶和LnbX）將HMO 降解為細(xì)胞外的單糖和雙糖，包括唾液酸和巖藻糖等[31?34]，再將降解的糖導(dǎo)入或與其他雙歧桿菌共享，即先定植的雙歧桿菌通過(guò)交叉喂養(yǎng)方式促進(jìn)不能直接獲得乳源碳水化合物的雙歧桿菌完成定植。例如對(duì)B.bidifum2010、長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種B.longumCC15697、B.adolescentS22L 和B.breve12L 喂養(yǎng)的常規(guī)小鼠進(jìn)行的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)并結(jié)合雙歧桿菌的單、雙或多個(gè)關(guān)聯(lián)的亞基因組分析進(jìn)一步證實(shí)了哺乳動(dòng)物腸道中不同雙歧桿菌之間存在交叉喂養(yǎng)[32]，這從一定程度上解釋了人體發(fā)育初期腸道內(nèi)雙歧桿菌種類及數(shù)量發(fā)生的變化。長(zhǎng)雙歧桿菌的交叉喂養(yǎng)也被觀察到直接作用于其他腸道微生物，例如青春期雙歧桿菌和利用乳酸、產(chǎn)生丁酸的細(xì)菌（如Eubacterium hallii和Anaerostipes caccae）之間的代謝交叉喂養(yǎng)[35]，因此長(zhǎng)雙歧桿菌的優(yōu)先定植，對(duì)人體腸道菌群的組成與演化具有重要意義。

而大多數(shù)長(zhǎng)雙歧桿菌等可以使用轉(zhuǎn)運(yùn)體直接內(nèi)化HMO，然后在細(xì)胞內(nèi)降解它們。對(duì)長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種B.longumATCC15697 和雙歧桿菌PRL2010的基因組分析揭示了這兩種雙歧桿菌對(duì)宿主的衍生聚糖（如HMO 和粘蛋白）的代謝機(jī)制。長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種B.longumATCC15697 的基因組包含編碼代謝HMO（如巖藻糖苷酶、唾液酸酶、B-己糖胺酶和B-半乳糖苷酶）基因位點(diǎn)，并內(nèi)化HMO[36]。此外，該菌株的染色體還包含一個(gè)與尿素代謝有關(guān)的基因位點(diǎn)，尿素是母乳中重要的氮源[36]。決定母乳低聚糖巖藻糖基化模式的母體基因型在嬰兒斷奶前腸道微生物群的聚集中起著重要作用[37]。在這種情況下，特定的嬰兒相關(guān)雙歧桿菌，如長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種等可以有效代謝HMO 成分，如乳糖-N-四糖[36,38]，因此在生命早期建立第一個(gè)腸道微生物群方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

1.2.1.2 特定碳源代謝與原住菌豐度對(duì)定植成功的影響 長(zhǎng)雙歧桿菌的穩(wěn)定定植還與腸道菌群中原住長(zhǎng)雙歧桿菌豐度低、缺乏特定糖類利用基因有關(guān)。一項(xiàng)研究讓受試者單次口服長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumAH1206，六個(gè)月后發(fā)現(xiàn)該菌可在30%的受試者腸道內(nèi)形成穩(wěn)定的菌落[39]。盡管長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumAH1206 可以在一部分個(gè)體中存活，但移植成功率存在顯著差異。Li 等人一項(xiàng)基于亞基因組分析的表明，當(dāng)同一物種的其他菌株已經(jīng)存在，可一定程度說(shuō)明具備該類物種生存的必需條件，此時(shí)新菌株定植成功率更高[40]。然而在長(zhǎng)雙歧桿菌含量相對(duì)較高的個(gè)體中，由于存在系統(tǒng)發(fā)育相似性受限作用，原住長(zhǎng)雙歧桿菌會(huì)競(jìng)爭(zhēng)性地排除B.longumAH1206。

與常住長(zhǎng)雙歧桿菌的總體豐度相比，其基因含量更能預(yù)測(cè)長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumAH1206 的定植成功率，這解釋了長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumAH1206可以在一些長(zhǎng)雙歧桿菌含量較高的個(gè)體中持續(xù)存在的原因。Martiny 等鑒定了60 個(gè)亞基因組中的基因，其中與碳水化合物代謝和含半乳糖化合物的利用有關(guān)的基因豐度較低，認(rèn)為與原住菌相比，利用特定碳水化合物的能力的差異是長(zhǎng)雙歧桿菌定植的基礎(chǔ)。基于宏基因組分析的結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了Stecher等關(guān)于腸道菌群菌株豐度取決于某些限制性營(yíng)養(yǎng)素的可用性的觀點(diǎn)[41]。

1.2.2 菌毛結(jié)構(gòu)對(duì)長(zhǎng)雙歧桿菌定植的影響 有報(bào)道顯示長(zhǎng)雙歧桿菌的最初定植還與長(zhǎng)雙歧桿菌的菌毛結(jié)構(gòu)有關(guān)，菌毛結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)雙歧桿菌粘附于腸道的關(guān)鍵。菌毛是一種表面相關(guān)蛋白，F(xiàn)oroni 等人在長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumATCC15697 中發(fā)現(xiàn)了類似菌毛結(jié)構(gòu)的附屬物[42]。對(duì)長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumNCC2705 和長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumDJO10A 進(jìn)行基因組分析，發(fā)現(xiàn)其含有由主要的菌毛亞單位編碼基因（fimA）、一個(gè)菌毛亞單位編碼基因（fimB）和一個(gè)sortase 酶基因（strA）組成的假定的菌毛基因簇。IVb 型菌毛也被證明在宿主的定植和持久性中起著關(guān)鍵作用[43]。Pilin 相關(guān)基因廣泛存在于長(zhǎng)雙歧桿菌株。Chaplin的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)其所有的25 株長(zhǎng)雙歧桿菌株（23 株長(zhǎng)雙歧桿菌長(zhǎng)亞種，2 株長(zhǎng)雙歧桿菌嬰兒亞種）全部含有菌毛基因[20]。

2 長(zhǎng)雙歧桿菌益生功能

一些研究表明長(zhǎng)雙歧桿菌對(duì)宿主健康具有調(diào)節(jié)作用。例如，長(zhǎng)雙歧桿菌可有效預(yù)防腦腸疾病和自身免疫性疾病等。這是因?yàn)殚L(zhǎng)雙歧桿菌表面相關(guān)蛋白、胞外多糖或代謝產(chǎn)物與宿主存在相互作用，通過(guò)直接或間接途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)宿主健康的調(diào)節(jié)作用。另外，相比于健康對(duì)照組，患有胃腸道疾病/疾病（如腹瀉、結(jié)腸炎、過(guò)敏、壞死性小腸結(jié)腸炎和肥胖）的患者體內(nèi)雙歧桿菌的數(shù)量明顯減少[44?45]，這可能是通過(guò)宿主-微生物的相互作用或其與腸道微生物群其他成員的交互作用引起的，因此，雙歧桿菌的數(shù)量與多樣性越來(lái)越成為評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)機(jī)體的狀態(tài)的指標(biāo)。

2.1 緩解腦腸綜合征

隨著對(duì)腸道菌群-腸-腦軸研究的不斷深入，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腸道菌群可通過(guò)直接或間接的途徑影響嚙齒動(dòng)物的大腦發(fā)育與行為，對(duì)機(jī)體健康產(chǎn)生重要的影響。益生菌可通過(guò)迷走神經(jīng)、神經(jīng)免疫系統(tǒng)、神經(jīng)遞質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物等途徑調(diào)節(jié)腸道菌群組成，從而緩解神經(jīng)性疾病。目前，已知可用于防治神經(jīng)性疾病的益生菌大部分屬于乳酸菌[46]，而作為人類腸道發(fā)育早期優(yōu)勢(shì)菌長(zhǎng)雙歧桿菌也被發(fā)現(xiàn)具有積極調(diào)控作用。

2.1.1 治療IBS 腸易激綜合征（irritable bowel syndrome，IBS）與胃腸動(dòng)力異常、腦腸調(diào)控異常、內(nèi)臟感覺(jué)異常、精神心理等有關(guān)，發(fā)病機(jī)制尚未明確。胃腸道感染為誘發(fā)IBS 的病因，稱之為感染后IBS（post-infectious irritable bowel syndrome，PI-IBS）。益生菌近年來(lái)也被用于治療IBS，如長(zhǎng)雙歧桿菌，但其作用機(jī)制目前尚未明確[47]。長(zhǎng)雙歧桿菌特異性菌株的結(jié)合在逆轉(zhuǎn)腸道菌群失調(diào)方面起著重要作用。這種協(xié)同作用可使患者在胃腸道不良條件下存活，與腸粘膜粘連，調(diào)節(jié)免疫活性，恢復(fù)腸道環(huán)境。Bonfrate 等人發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumBB536、植物乳桿菌L.rhamnosusHN001 與B6 維生素復(fù)合使用，可改善IBS 患者的癥狀和病情，恢復(fù)腸道通透性，改善腸道菌群[48]。錢(qián)偉等人發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)雙歧桿菌可能通過(guò)抑制炎癥小體NLRP6，下調(diào)IL-18，從而降低PI-IBS 內(nèi)臟高敏感性[47]。

2.1.2 緩解抑郁癥 抑郁癥是是一種嚴(yán)重的情感障礙性疾病[46]，約60%的自殺者患有抑郁癥[49]。抑郁癥患者常郁悶不樂(lè)，并表現(xiàn)出嚴(yán)重的自殺傾向[50]。腦內(nèi)促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1（IL-1）水平升高會(huì)影響抑郁癥的各個(gè)方面，包括行為癥狀、腎上腺皮質(zhì)激活和神經(jīng)發(fā)生減少，此外，抑制性神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺和GABA，可以參與調(diào)節(jié)機(jī)體情緒，當(dāng)其水平下降時(shí)，便會(huì)引發(fā)機(jī)體抑郁[51]。目前，已有實(shí)驗(yàn)證明長(zhǎng)雙歧桿菌菌能夠抑制應(yīng)激所導(dǎo)致的抑郁：Pinto-Sanchez 等人連續(xù)兩周給44 名IBS 患者每日服用1010CFU/mL 長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumNCC3001，研究發(fā)現(xiàn)B.longumNCC3001 通過(guò)減少與情緒處理和改善患者生活質(zhì)量相關(guān)的多個(gè)大腦區(qū)域?qū)謶执碳さ姆磻?yīng)來(lái)降低抑郁[52]。另一研究表明，瑞士乳桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌通過(guò)減少促炎細(xì)胞因子和恢復(fù)腸道屏障完整性來(lái)共同改善心梗后抑郁癥[53]。未來(lái)長(zhǎng)雙歧桿菌可能會(huì)成為防治抑郁癥的手段之一，這些證據(jù)將會(huì)為治療抑郁等情感障礙疾病提供潛在的新途徑。

2.1.3 改善認(rèn)知功能損傷 腸道共生菌群可能通過(guò)免疫、內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)途徑調(diào)節(jié)腸道-大腦軸。這導(dǎo)致人們對(duì)益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群以靶向中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）功能和改善人類行為的興趣增加，特別是在壓力、情緒、焦慮和認(rèn)知等領(lǐng)域。長(zhǎng)雙歧桿菌B.longum1714TM在臨床前研究中已被證明可減少應(yīng)激相關(guān)行為，改善健康志愿者的應(yīng)激反應(yīng)和認(rèn)知功能[54]，可調(diào)節(jié)與增強(qiáng)智力和減少精神疲勞相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)。B.longum1714TM在社會(huì)壓力中調(diào)節(jié)神經(jīng)反應(yīng)可能與激活大腦應(yīng)對(duì)中心對(duì)抗調(diào)節(jié)負(fù)面情緒有關(guān)[55]。

Hae 研究發(fā)現(xiàn)抗炎長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumNK46可以通過(guò)調(diào)節(jié)微生物群LPS 介導(dǎo)的NF-κB 通路的激活來(lái)改善腸道菌群失調(diào)并抑制的LPS 產(chǎn)生，從而減輕認(rèn)知功能衰退?？寡组L(zhǎng)雙歧桿菌B.longumNK46 可抑制5×FAD-Tg 小鼠海馬中β淀粉樣蛋白、β/γ-分泌酶和細(xì)胞消亡蛋白酶-3 的表達(dá)以及β淀粉樣蛋白積聚，同時(shí)降低5×FAD-Tg 小鼠和老齡小鼠lba1+、LPS+/CD11b+和caspase-3+/NeuN+細(xì)胞群數(shù)量，抑制了這兩種小鼠海馬中NF-κB 通路，從而促使腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）表達(dá)增加[56]。

2.2 緩解免疫相關(guān)疾病

自身免疫疾病是指機(jī)體對(duì)自身抗原發(fā)生免疫反應(yīng)而導(dǎo)致自身組織損害的疾病。而長(zhǎng)雙歧桿菌可調(diào)控腸道免疫、緩解免疫相關(guān)疾病，長(zhǎng)雙歧桿菌發(fā)揮益生作用的機(jī)制主要與其代謝產(chǎn)物胞外多糖、結(jié)構(gòu)物質(zhì)肽聚糖及脂磷壁酸有關(guān)。

長(zhǎng)雙歧桿菌胞外多糖（EPS）在宿主免疫調(diào)節(jié)中起著關(guān)鍵作用[57]。EPS 是釋放到細(xì)胞外滲透到培養(yǎng)基中的多糖，能夠調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力，是一類效果優(yōu)良的免疫調(diào)節(jié)劑，它與抗氧化劑、抗癌劑、免疫調(diào)節(jié)劑和降膽固醇活性都相關(guān)[58]。一項(xiàng)體外研究表明，長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumW11 的EPS 可增加促炎細(xì)胞因子IFN-γ，ConA 以兩種不同濃度（100 和200 g/L）刺激PBMCs 中的IL-1β 和IL-6，并增加IL-6（200 g/L）的產(chǎn)生，抗炎細(xì)胞因子包括未刺激PBMCs 中的IL-10（100 g/L）[59]。

另外，長(zhǎng)雙歧桿菌細(xì)胞壁主要成分肽聚糖（Whole Peptidoglycan,WPG）是一種多糖與肽聚糖聚合而成的袋狀結(jié)構(gòu)，它保持了細(xì)菌細(xì)胞壁的完整性，不論在體內(nèi)或是體外均可表現(xiàn)出增強(qiáng)體液免疫和細(xì)胞免疫，活化巨噬細(xì)胞，激活多核白細(xì)胞及單核的吞噬活性等免疫活性作用。同時(shí)它還有抗腫瘤和抗感染等多種重要生理功能[60]。故不少學(xué)者把WPG 作為發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用的主要活性物質(zhì)之一。付艷茹等人研究發(fā)現(xiàn)完整肽聚糖可促進(jìn)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化、延長(zhǎng)生命期增加、Bcl-2 陽(yáng)性表達(dá)率減小而B(niǎo)ax 基因表達(dá)增加、提高抑瘤率[61]。

脂磷壁酸又稱膜磷壁酸（Lipoteichoic acid，LTA），是革蘭陽(yáng)性菌胞壁的共有成分，其主要結(jié)構(gòu)是由16-40 個(gè)單體組成的1,3-鏈聚磷酸甘油骨架[62]。B.longumNQ-1501 的膜磷壁酸可刺激體液免疫，促進(jìn)T 細(xì)胞和B 細(xì)胞的增殖[63]。然而也有文獻(xiàn)指出LTA 與DCA 協(xié)作，可以提高COX-2 表達(dá)，而COX-2 誘導(dǎo)的前列腺素E2（PGE2）可以通過(guò)EP4 受體抑制抗腫瘤免疫。

2.2.1 緩解過(guò)敏 過(guò)敏反應(yīng)是指已產(chǎn)生免疫的機(jī)體在再次接受相同抗原刺激時(shí)所發(fā)生的組織損傷或功能紊亂的反應(yīng)，引起過(guò)敏反應(yīng)的抗原包括食入式、吸入式等來(lái)源的抗原。嬰幼兒食乳為主，然而兒童胃腸道免疫屏障發(fā)育不成熟，易發(fā)過(guò)敏性腹瀉等異?；驈?qiáng)烈的免疫反應(yīng)，例如牛奶蛋白過(guò)敏（cow’s milk protein allergy，CMPA）。研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumBBMN68 對(duì)于緩解兒童CMPA 有積極作用，其機(jī)制如圖2 所示[64]。此外，B.longumBBMN68 還可降低患兒外周血嗜酸性粒細(xì)胞（EOS）水平及血清免疫球蛋白E（IgE）、炎癥因子 IL-4、IL-6、IL-1β、水平[65]。長(zhǎng)雙歧桿菌的干預(yù)可保留牛奶蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)維持機(jī)體對(duì)乳脂肪和碳水化合物的正常攝入[66]。

圖2 長(zhǎng)雙歧桿菌治療兒童CMPA 主要作用機(jī)制[64]Fig.2 Main mechanism of Bifidobacterium longum in the treatment of CMPA[64]

楊景等人建立了以牛乳β-乳球蛋白（BLG）為過(guò)敏原的食物過(guò)敏小鼠模型，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumBBMN68 可調(diào)節(jié)體內(nèi)Th1/Th2 細(xì)胞失衡。由體內(nèi)與體外實(shí)驗(yàn)可知B.longumBBMN68 從促進(jìn)機(jī)體CD103+DCs 分化及誘導(dǎo)DCs 半成熟狀態(tài)兩個(gè)方面調(diào)節(jié)DCs 功能，緩解過(guò)敏癥狀，促進(jìn)免疫抑制[11]。

Lyons 等人發(fā)現(xiàn)B.longumAH1206 可增加幼年、成年和無(wú)菌動(dòng)物體內(nèi)Foxp3 1 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞數(shù)量，抑制與抗原提呈、TLR 信號(hào)和細(xì)胞因子分泌相關(guān)的基因表達(dá)，提高與維持甲酸代謝相關(guān)基因的表達(dá)，從而對(duì)OVA 致敏動(dòng)物氣道炎癥起到保護(hù)作用[67]。

綜上，長(zhǎng)雙歧桿菌對(duì)腸道、呼吸道的過(guò)敏反應(yīng)有緩解作用，同時(shí)，腸內(nèi)和腸外疾病如過(guò)敏反應(yīng)都與長(zhǎng)雙歧桿菌的數(shù)量變化有關(guān)，健康兒童（30.3%）和過(guò)敏性疾病兒童（11.1%）之間的長(zhǎng)雙歧桿菌水平存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異[68]。因此，可以通過(guò)對(duì)腸道菌群中長(zhǎng)雙歧桿菌含量的變化來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)敏疾病的發(fā)生，也可以通過(guò)益生菌制劑對(duì)腸道菌群進(jìn)行干預(yù)，提高長(zhǎng)雙歧桿菌含量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)敏癥狀的緩解作用。

2.2.2 緩解結(jié)腸炎 結(jié)腸炎是一種主要累及直腸、結(jié)腸黏膜和黏膜下層的非特異性炎性腸病，益生菌可通過(guò)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)抑制炎癥、增強(qiáng)腸道黏膜屏障、調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)行干預(yù)。長(zhǎng)雙歧桿菌可通過(guò)調(diào)節(jié)免疫有效緩解結(jié)腸炎。Schiavi 等人觀察到B.longum35624 sEPS-neg 株（一種EPSs 陰性突變株）在體外可促進(jìn)人外周血單個(gè)核細(xì)胞的IL-12p70、IFN-γ和IL-17 分泌。長(zhǎng)雙歧桿菌B.longum35624 可預(yù)防T 細(xì)胞轉(zhuǎn)移性結(jié)腸炎，并促進(jìn)腸道IL-17+淋巴細(xì)胞增殖[69]。Srutkova 等人發(fā)現(xiàn)B.longum7952 菌株通過(guò)減少腸系膜淋巴結(jié)細(xì)胞分泌TNF-α和IFN-γ，增加結(jié)腸中zonulin-1 和閉塞素，減輕急性結(jié)腸炎[70]。植物乳桿菌LC27 和長(zhǎng)雙歧桿菌B.longumLC67 抑制脂多糖刺激的巨噬細(xì)胞中NF-κB 的激活和TNF-α的表達(dá)，減輕乙醇誘導(dǎo)的胃炎和肝損傷、肥胖和2,4,6-三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎和肝損傷[71?74]。

3 長(zhǎng)雙歧桿菌疾病干預(yù)的應(yīng)用

目前，基于對(duì)長(zhǎng)雙歧桿菌特性的研究日益深入，長(zhǎng)雙歧桿菌已被廣泛用于食品生產(chǎn)中，包括發(fā)酵酸奶、發(fā)酵型果汁、合生元制劑、微生態(tài)制劑等。此外，長(zhǎng)雙歧桿菌在醫(yī)療保健方面也發(fā)揮重要作用。

3.1 長(zhǎng)雙歧桿菌作為基因治療載體的應(yīng)用

實(shí)體瘤獨(dú)特的厭氧現(xiàn)象使普通抗腫瘤治療難以發(fā)揮作用，長(zhǎng)雙歧桿菌作為厭氧菌的一種，可利用趨低氧特點(diǎn)在腫瘤組織內(nèi)選擇性定植，具有安全性及較好的靶向性，可基因治療的主要載體[75]。因此采用酶前體藥物策略，利用長(zhǎng)雙歧桿菌攜帶無(wú)活性的前體藥物，可獲得高水平的厭氧菌靶向定植及前體藥物激活的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[76]。Xu 等將內(nèi)皮抑素基因分別轉(zhuǎn)化青春雙歧桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌，經(jīng)尾靜脈推注和口服途徑給予實(shí)體瘤小鼠，發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌高靶向性定植于瘤組織中，且強(qiáng)烈抑制腫瘤血管生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了帶瘤小鼠的存活時(shí)間[77]。

3.2 富硒長(zhǎng)雙歧桿菌緩解損傷的應(yīng)用

微量元素硒（selenium,Se）是人體必需元素，與蛋白質(zhì)組成硒蛋白維持生理功能，與25～30 種遺傳特異性酶組成硒酶維持催化功能，在生物化學(xué)和生理學(xué)上具有重要作用。在高硒培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng)雙歧桿菌，通過(guò)特定條件使培養(yǎng)基中的無(wú)機(jī)硒吸收轉(zhuǎn)化為自身硒蛋白硒代胱氨酸，制備具備硒功能和雙歧桿菌功能的富硒益生菌（Selenium-enrichedBifidobacterium.longum,Se-BL）[78]。飲食中增加硒能夠通過(guò)減少氧化應(yīng)激，來(lái)緩解熱應(yīng)激所導(dǎo)致的豬腸上皮屏障受損[79]。有機(jī)硒具有低毒性和可接受的生物利用度，可作為化療預(yù)防劑，以防止抗癌藥物伊立替康的毒性，并協(xié)同增強(qiáng)體外和體內(nèi)的抗腫瘤治療效果。

富硒益生菌綜合了微量元素硒和益生菌的優(yōu)勢(shì)，改善雄性小鼠繁殖能力；改善小豬對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性、調(diào)節(jié)腸道菌群，改善免疫功能及抗氧化狀態(tài)；改善高脂飲食導(dǎo)致的小鼠脂代謝紊亂及肝損傷[80]。富硒益生菌可影響體內(nèi)硒蛋白基因表達(dá)、谷胱甘肽過(guò)氧化酶的活性和免疫功能，與CPT-11 聯(lián)用后可以增強(qiáng)抗腫瘤作用，能夠緩解四氯化碳引起的小鼠肝纖維化[81]。然而目前關(guān)于富硒益生菌的研究多集中于乳酸桿菌，對(duì)于富硒長(zhǎng)雙歧桿菌的研究仍處于起步階段[82]，現(xiàn)富硒長(zhǎng)雙歧桿菌的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，見(jiàn)表1。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)表明，富硒長(zhǎng)雙歧桿菌黏附能力顯著提升，可能與細(xì)菌表面Tuf 黏附蛋白的改變有關(guān)[83]。

表1 富硒長(zhǎng)雙歧桿菌的應(yīng)用Table 1 Application of selenium enriched Bifidobacterium longum

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)雙歧桿菌作為一類獨(dú)特的益生菌，其嚴(yán)格厭氧、結(jié)腸定植等特性均顯著差異于其他菌株，這也賦予其特有的益生功能，對(duì)于開(kāi)發(fā)并使用長(zhǎng)雙歧桿菌制品來(lái)維持宿主健康具有積極意義。目前，盡管長(zhǎng)雙歧桿菌在益生功能的研究方面已然取得了一些進(jìn)展，但益生菌的研究已進(jìn)入到組學(xué)時(shí)代，基于基因組、代謝組、蛋白組學(xué)水平對(duì)長(zhǎng)雙歧桿菌的相關(guān)研究尚處于起步階段，在由表象研究深入到內(nèi)在分子作用機(jī)理的研究有待于進(jìn)一步深入。其次，已知投入商業(yè)化生產(chǎn)的長(zhǎng)雙歧桿菌種類太匱乏，而通過(guò)臨床研究證明具有開(kāi)發(fā)成為益生菌潛力的長(zhǎng)雙歧桿菌并不僅限于已投產(chǎn)的有限菌株，這引人思考。此外，根據(jù)長(zhǎng)雙歧桿菌的菌株特異性及不同疾病患者的實(shí)際情況有針對(duì)性地選擇長(zhǎng)雙歧桿菌制品，考慮復(fù)合益生菌與合生元產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，可大大提高疾病干預(yù)效率。長(zhǎng)雙歧桿菌的研究為微生態(tài)學(xué)、食品衛(wèi)生學(xué)、生理病理學(xué)、營(yíng)養(yǎng)保健科學(xué)等交叉學(xué)科發(fā)展提供一種新的思路。