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益生菌研究的十大热点(二)
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益生菌研究的十大热点(二)

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5 益生菌与肠-脑轴

肠道与脑之间存在着密切的双向交流,交流通信途径包括神经、激素和免疫介质等。胃肠道微生物通过参与肠道与大脑之间的交流,影响正常肠道稳态与功能,维持机体适当的行为。

微生物代谢具有产生和调节多种化合物的能力,越来越多的证据表明微生物菌群及其营养物质代谢产物在双向肠脑交流中发挥关键作用。微生物某些代谢产物与宿主神经系统产生的内源性神经化学物质结构完全类似,因此可以将胃肠道微生物菌群视作机体的一个虚拟内分泌器官。微生物与脑交流互作所通过的这种双向通信系统即为微生物-肠-脑轴。微生物-肠-脑轴作为机体的一种双向通信神经内分泌系统,微生物代谢产物能够通过该系统影响大脑功能及机体应激反应。同样,来自大脑的神经通讯信号可以影响胃肠道的运动、感觉和分泌方式进而影响微生物稳态。微生物稳态变化可能与某些疾病特别是神经退行性疾病的发病相关,利用微生物-肠-脑轴间的互作机理对一些疾病的治疗能够起到重要的作用[1]。

6 益生菌与膳食

随着各种保健功能的陆续发现,膳食纤维越来越受到人们的重视,它可以促进肠道蠕动,加快物质运输,促进排便,还能促进肠道益生菌的生长,具有益生元的功效。

摄入膳食纤维有助于肠道内益生菌的生长。膳食纤维主要包含植物细胞内的储存物质和分泌物,其主要是胶类物质,如:果胶、卡拉胶、阿拉伯胶、黄原胶L以及半乳糖苷露聚糖、葡聚糖、海藻酸盐、CMC等这些物质在胃中大部分不消化而进入肠道中,在大肠中可部分发酵或全部发酵而被降解成多糖、寡糖、胶类物质,这些物质可作为益生菌的促进因子发挥功能低聚糖的作用。

7 益生菌与益生元/后生元

益生菌(probiotics)是指“活的”微生物,当给予足够的剂量时,会给宿主带来健康益处,而后生元(postbiotics)或益生菌副生物(paraprobiotics)是指灭活的益生菌细胞以及它们的相关代谢副产品,也有能力为宿主的健康提供益处[2],包括菌体代谢产物(酶如GPX、SOD、NADP过氧化物酶、蛋白质/多肽、胞外多糖(EPS)、有机酸、脂类如短链脂肪酸)以及菌体的组成成分(肽聚糖、壁磷壁酸、脂磷壁酸、细胞壁多糖、细胞表面相关蛋白、蛋白丝)两大类。与活的益生菌相比,后生元具有清晰的化学结构,安全的剂量参数以及更长的货架期与良好的吸收、代谢、分布和排泄能力[3]。

 

8 新一代益生菌与益生菌机制

基于肠道特定共生菌开发的新型益生菌(也称新一代益生菌)是研究的热点之一。新一代益生菌的主要特点是:①来源于宿主肠道固有共生菌,与宿主有较长的共同进化史,适应宿主肠道环境;②在宿主肠道菌群中丰度可大可小,而与其它菌群具有丰富的物质交流,对平衡宿主肠道菌群发挥重要作用;③产生特定代谢产物,对宿主生理功能产生重要作用[4]。

除了传统的乳杆菌和双歧杆菌等有长期食用历史的益生菌来源外,Akkermansiamuciniphila,Faecalibacteriumprausnitzii,Eubacteriumhallii是目前研究较多的人体共生菌株,具有提高肠道黏膜屏障和改善代谢性疾病的潜力,是新一代益生菌的候选菌株。

目前,新一代益生菌的临床功能、安全性证据仍不充足;另外,还需要针对菌株益生功能与机制,环境耐受能力,生长特性,产业化应用技术开展深入研究,同时开展法规建设,以便推进新一代益生菌的应用[5]。

 

9 益生菌与食用安全

益生菌的体外安全性评价。国内外研究者针对益生菌菌株的不同特性提出了多种安全性评价的指标和安全性评价方法,诸如溶血性、胆汁盐水解酶活性、毒力因子检测、抗生素抗性、产有毒代谢产物、对胃肠黏膜蛋白的分解能力、血小板聚集等。以下将着重对溶血性、毒力因子检测、抗生素抗性和产有毒代谢产物的评价进行论述。

益生菌的体外有效性评价。有效性评价指标包括耐酸、耐胆盐、耐人工胃肠液、胃肠黏膜黏附性、抑菌活性、抗病毒活性、细胞表面活性(疏水性、自聚集和共聚集)、免疫调节、抗癌和抗诱变、产胞外多糖、生物膜的形成等。借鉴FAO/WHO在2002年制定的食品益生菌评价指南,笔者建议,在对一株潜在的益生菌进行有效性评价时,要重点对其耐酸、耐胆盐、耐人工胃肠液、胃肠黏膜黏附性和抑菌活性进行评价[6]。

 

10 益生菌与新兴技术

随着微生物组学、分子生物学、生物信息学等基础学科和现代生物技术的不断发展,更多高效、可靠、高性价比的新兴技术被引入益生菌的研究中。全基因组测序、单细胞测序、宏基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学等技术,可以从菌种的DNA-RNA-蛋白质-代谢产物等不同水平,深入揭示菌株遗传信息、进化关系、生理特性、代谢网络、功能机制及其工业应用潜力,培养组学和合成生物学等技术也为筛选和开发具有特定功能的新一代益生菌提供了方法学支撑。

在产业化应用方面,更多新兴技术被应用于益生菌的包埋、干燥、递送、检测等方面,如利用新型壁材实现菌株的逐层封装和靶向肠道递送,基于流式细胞术实现活菌的快速实时检测等。未来必然有更多生物、医疗制药相关领域等前沿技术被应用于益生菌产业,从而进一步提升产业的科技竞争力。

 

参考文献:

[1]微生物营养物质代谢与微生物-肠-脑轴互作研究进展

[2]Domestic and foreign research present situation and the development trend of dietary fiber

[3]后生元的开发与应用研究新趋势

[4]Evolving trends in next-generation probiotics:a5W1Hperspective

[5]Next-generation probiotics:the spectrum from probiotic stolivebio the rapeutics

[6]working group report on drafting guidelines for the evaluation of probiotics in food

注意:本文仅作为科普文章,不作为医学指导。