夏天保，馮會賢，李海洋，陳金永，譚　靜，胡艷平，董　敏

（1.雛鷹農(nóng)牧集團股份有限公司飼料生產(chǎn)中心，河南 新鄭 451100；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院）

專論綜述

酪酸菌對腸道黏膜免疫作用機制的研究進展

夏天保1，馮會賢2，李海洋1，陳金永1，譚靜1，胡艷平1，董敏1

（1.雛鷹農(nóng)牧集團股份有限公司飼料生產(chǎn)中心，河南 新鄭 451100；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院）

畜禽黏膜免疫系統(tǒng)是機體免疫系統(tǒng)的重要組成成分，也是免疫系統(tǒng)的第一道防線，黏膜免疫系統(tǒng)能夠準確識別其表面的多種抗原并迅速做出反應(yīng)，對病原體或有害抗原產(chǎn)生體液免疫和細胞免疫應(yīng)答，從而達到對畜禽的免疫效果。酪酸菌作為一種活的有機體存在于腸道黏膜表面，對腸黏膜具有雙重的保護作用，一方面它可以在腸道內(nèi)黏附定植，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡；另一方面酪酸菌的菌體細胞、代謝產(chǎn)物和細胞壁成分等都可能刺激機體的腸道黏膜免疫系統(tǒng)，從而引發(fā)腸道黏膜免疫。

酪酸菌；黏膜免疫；作用機制

益生菌是指添加于動物飼料中有助于腸道菌群平衡，并能促進動物生長的物質(zhì)或微生物。直至目前，益生菌通常被認為是能夠改善宿主體內(nèi)微生態(tài)平衡，發(fā)揮有益作用，進而達到提高宿主健康水平和生長狀態(tài)的活菌制劑［1］。近年來，隨著人們健康意識的提高，越來越多的學(xué)者認識到益生菌對腸道黏膜免疫及健康的重要性。很多學(xué)者對其的研究結(jié)果表明，腸道內(nèi)益生菌可以激活機體的免疫細胞，并釋放免疫性物質(zhì)，從而增強機體自身免疫力，增加腸道黏膜對外界的抵抗力。丁酸梭菌作為益生菌的一種，是近年來研究推廣的一種新型微生態(tài)制劑，其在提高機體免疫，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡、產(chǎn)生益生物質(zhì)、穩(wěn)定胃腸道功能及抗腸道炎癥等方面具有一定作用。筆者就國內(nèi)外研究報道，主要從酪酸菌對腸道黏膜免疫的角度進行探討。

1　酪酸菌的生物學(xué)特性

酪酸菌又名酪酸桿菌，是人和動物的正常腸道菌之一，由于其代謝所產(chǎn)生的酪酸又叫丁酸，即也被稱為丁酸梭菌。在自然界中存在于奶酪、天然酸奶、樹葉、土壤中，也是人和動物的正常腸道菌之一，革蘭氏陽性，嚴格厭氧。酪酸梭菌菌體呈直桿狀或稍有彎曲，單個或?qū)ι?，短鏈，后期產(chǎn)生芽孢，偏心或次端生，使得菌體中部膨大呈現(xiàn)梭形。菌落乳白色，邊緣不規(guī)則，圓形稍凸，不透明，表面略有光澤，微有酸臭味［2-3］。酪酸菌耐高溫，耐酸，在體內(nèi)能耐受胃液、膽汁酸和消化液的作用，室溫條件下具有良好的穩(wěn)定性，便于儲存。酪酸菌只對新生霉素、萬古霉素、四環(huán)素及先鋒霉素V等少數(shù)抗生素敏感，對強力霉素、鏈霉素、紅霉素、環(huán)丙沙星、慶大霉素等其他多種抗生素具有很強的耐藥性，可與某些抗生素同時使用，不影響其他細菌感染的治療。

2　腸道黏膜免疫

腸道除了是機體消化、吸收營養(yǎng)物質(zhì)的場所，其黏膜免疫也是機體防止感染的第一道防線。腸道黏膜免疫是指動物有機體與腸道黏膜表面的免疫［4］。腸黏膜屏障包括機械屏障、免疫屏障以及微生態(tài)屏障，這三個屏障在維持腸道微生態(tài)平衡，抵御病原體的入侵具有重要作用［5］。其中任何一個屏障遭到破壞，都會導(dǎo)致腸道免疫功能的異常。腸道黏膜免疫系統(tǒng)是機體免疫系統(tǒng)內(nèi)最大也是最為復(fù)雜的部分，這不僅僅是因為腸道的內(nèi)環(huán)境非常復(fù)雜，使得腸道黏膜免疫系統(tǒng)持續(xù)性受到包括病原體和共生菌群等的信號刺激，同時還因為腸道黏膜免疫系統(tǒng)需要依靠嚴格的調(diào)節(jié)機制來識別這些信號，進而啟動一系列免疫反應(yīng)。黏膜免疫系統(tǒng)主要是通過分泌slgA發(fā)揮作用，sIgA通過與病原微生物的表面抗原結(jié)合，阻止病原微生物在腸道黏膜上皮層定植和繁殖［6］，而達到保護腸上皮細胞免受微生物入侵。

3　酪酸菌對腸道黏膜免疫的作用機制

3.1腸道黏膜免疫系統(tǒng)對酪酸菌的識別

在腸黏膜免疫系統(tǒng)識別酪酸菌的過程中，Toll樣受體（TLRs）和核苷酸寡聚結(jié)構(gòu)域（NODs）起著主要作用。TLRs通過識別酪酸菌的固有成分，活化樹突狀細胞以克服T細胞的抑制效應(yīng)影響隨后的T細胞應(yīng)答，繼而引發(fā)固有免疫和適應(yīng)性免疫，消除致病菌并形成腸道內(nèi)微生物菌群NOD蛋白能夠在腸上皮細胞的胞質(zhì)溶膠內(nèi)定植，通過胞內(nèi)吸收并識別所有革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的胞壁酰二肽和內(nèi)消旋的二氨基庚二酸基序，引發(fā)固有免疫和獲得性免疫應(yīng)答。

3.2酪酸菌的黏附定植

酪酸菌定植于宿主腸道后，對維持腸道微生物區(qū)系平衡，調(diào)節(jié)機體免疫功能具有重要作用。而黏附是酪酸菌定植宿主腸道的關(guān)鍵，因此明確酪酸菌的黏附機制對提高黏附能力及腸道黏膜免疫都具有重要意義［7］。酪酸菌的黏附過程基本可以概括為兩個階段［8］：第一階段是非特異性的，借趨化作用使細菌和易感宿主細胞表面接近及定位，繼之細菌黏附素與易感宿主細胞表面處于靜電荷及疏水性結(jié)合；第二階段是特異性的，即在第一階段的基礎(chǔ)上，黏附素進一步與相應(yīng)的特異性受體結(jié)合，即黏附素-受體學(xué)說。

3.2.1黏附素

黏附素是細菌表面存在的一些特殊結(jié)構(gòu)和相關(guān)蛋白質(zhì)，具有使細菌黏附到宿主靶細胞的作用，化學(xué)本質(zhì)是特定的蛋白質(zhì)或糖脂成分，可存在于微生物的細胞壁、外膜蛋白、鞭毛、菌毛及微毛等結(jié)構(gòu)。黏附素的種類隨不同菌種及同一菌種的不同菌株而異。黏附素不但可以介導(dǎo)微生物對靶位點的附著，激發(fā)基于黏附的細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑，而且可以通過競爭抑制等機制阻斷具有類似受體結(jié)構(gòu)的微生物的黏附活性［9］，這是酪酸菌抑菌作用的一個重要方面。

3.2.2黏附素受體

黏附素受體也是酪酸菌粘附所必需的物質(zhì)之一，其成分可能比較復(fù)雜，大部分是具有脂肪酸結(jié)合位點的蛋白質(zhì)或糖類。酪酸菌的黏附是其黏附素與腸上皮細胞黏附素受體特異性結(jié)合的過程。在畜禽體內(nèi)，細菌黏附是黏附在上皮細胞表面的黏液層上。黏液中含量最多的蛋白是黏液素，黏液素中含有微量的甘露糖（＜0.1%），這些甘露糖的存在對許多病原菌的黏附具有重要意義。腸道存在一定量與這些病原菌的結(jié)合受體結(jié)構(gòu)相似的寡糖時，寡糖將競爭性地與病原菌結(jié)合，減少病原菌與腸黏膜上皮細胞結(jié)合的機會。寡糖也可能結(jié)合到腸黏膜上皮細胞上，使上皮細胞的結(jié)構(gòu)改變而不適合病原菌附著。鄭躍杰等［10］用胰蛋白酶和過碘酸鈉處理Lovo細胞后，發(fā)現(xiàn)其與雙歧桿菌的黏附明顯降低，從而證實雙歧桿菌黏附素可能識別腸上皮細胞上特異的糖蛋白。用各種糖類進行抑制實驗的結(jié)果進一步表明，雙歧桿菌黏附素的受體可能與D-甘露糖有關(guān)。

3.3酪酸菌誘導(dǎo)的腸道免疫反應(yīng)

3.3.1對腸黏膜分泌sIgA的誘導(dǎo)作用

IgA是機體黏膜防御感染的關(guān)鍵因素，主要由固有淋巴細胞和淋巴結(jié)分泌，IgA二聚體通過與腸黏膜上皮細胞產(chǎn)生的分泌小體結(jié)合，進而形成sIgA。sIgA（分泌性免疫球蛋白）為機體內(nèi)分泌量最多的免疫球蛋白，主要由腸黏膜固有層中的IgA+B漿細胞分泌。酪酸菌進入消化道后，在腸道具有抗原識別部位的淋巴組織上發(fā)揮作用，活化腸黏膜內(nèi)的相關(guān)淋巴組織，使sIgA抗體分泌增加，進而形成黏膜上的抗體。酪酸菌的代謝產(chǎn)物和整個細胞等抗原物質(zhì)能通過M細胞進入腸內(nèi)淋巴組織，激活Th2細胞，產(chǎn)生大量的IL-5，而IL-5是有效的IgA產(chǎn)生因子，能激活腸內(nèi)淋巴組織生發(fā)中心的B細胞，使其轉(zhuǎn)化為漿細胞，促使IgA分泌的增加。腸道中的派爾集合淋巴結(jié)為主要的IgA生成部位，而免疫球蛋白IgM的B細胞聚集到派爾集合淋巴結(jié)中，受到樹突狀細胞核T細胞的激活，IL-6、IL-10，和TGF-β促使IgM的B細胞轉(zhuǎn)化為能夠生成IgA的B細胞，最終使B細胞分化為IgA漿細胞，而漿細胞為腸道黏液中的主要淋巴細胞，可促進IgA的分泌。

腸道黏膜免疫中，sIgA經(jīng)腸黏膜上皮細胞釋放到腸腔內(nèi)，和腸黏膜表面的正常菌群混合，可抑制病原微生物在黏膜表面的定植及有害腸道抗原的穿透，中和細菌毒素，維持腸道內(nèi)的正常菌群平衡。sIgA缺陷或不足時，腸腔內(nèi)的多種抗原，如病原、食物大分子等易引起腸黏膜免疫性炎癥。

3.3.2對IgE分泌的抑制作用

經(jīng)口耐受指口服某種抗原后，機體黏膜免疫系統(tǒng)對該抗原產(chǎn)生全身性不應(yīng)答或低應(yīng)答的狀態(tài)，而對其他抗原仍可產(chǎn)生正常免疫應(yīng)答。經(jīng)口耐受是機體免疫系統(tǒng)的重要組成部分，對機體自穩(wěn)定狀態(tài)的維持具有重要意義。腸黏膜外周淋巴組織中成熟的淋巴細胞，對曾經(jīng)口服過的抗原能夠產(chǎn)生口服耐受，而當(dāng)經(jīng)口耐受受到抑制時，就會出現(xiàn)以血清中IgE分泌增多為特征的變態(tài)反應(yīng)性疾病。

IgE即反應(yīng)素，是引起I型變態(tài)反應(yīng)的主要抗體，主要由消化道和呼吸道黏膜固有層中漿細胞分泌，分布于這些部位的漿膜細胞，外分泌液和血流內(nèi)。有研究證明腸道正常菌群在經(jīng)口耐受的產(chǎn)生中起決定性作用，而無菌動物則不能產(chǎn)生口服耐受，益生菌可使Th2和調(diào)節(jié)性T細胞產(chǎn)生TGF-β和IL-10，從而誘導(dǎo)口服耐受的產(chǎn)生，進而抑制IgE的產(chǎn)生。酪酸菌進入消化道后，被腸黏膜上的派伊爾氏結(jié)內(nèi)特有的M細胞攝取，傳遞給派伊爾氏結(jié)內(nèi)的抗原遞呈細胞，低劑量的抗原誘導(dǎo)T細胞產(chǎn)生IL-4、IL-10和轉(zhuǎn)移生長因子-β（TGF-β），抑制Th1細胞的分化，使機體產(chǎn)生口服耐受。干酪乳桿菌能誘導(dǎo)IFN-γ的分泌，但可抑制IL-4和IL-5的分泌，并顯著抑制所有IgE和抗原特異性IgE的分泌，其主要是通過IL-12的增加，誘導(dǎo)Th1型T細胞的產(chǎn)生，而Th1型T細胞藥也能抑制IgE的產(chǎn)生。

3.3.3對部分細胞因子的作用

存在于腸上皮細胞的TOLL-樣受體能識別諸多細菌及細菌產(chǎn)物并被其激活，酪酸菌激活的是TOLL-樣受體2（TLR2）調(diào)節(jié)的骨髓分化因子88（MyD88）的非依賴性途徑，即TLR2接受刺激后導(dǎo)致適量NF-κB、IL-8、IL-6及TNF-α的分泌。而IL-6、IL-8、TNF-α等致炎性細胞因子是啟動黏膜相關(guān)的免疫細胞（如樹突狀細胞、巨噬細胞）和腸上皮細胞相互作用所必需的，這些細胞因子又可增強上皮細胞的刺激作用，啟動所有相關(guān)免疫細胞的相互作用，進而刺激宿主的非特異性免疫，以抵抗病原菌的感染且防止了自身免疫紊亂，而非依賴于MyD88激活NF-κB，進而導(dǎo)致IL-8、IL-6及TNF-α的過度分泌。丁酸具有抗炎癥效應(yīng)，體現(xiàn)在能改變腸道pH而抑制部分NF-κB轉(zhuǎn)移因子的活力，自然降低炎癥細胞因子（IL-8、IL-6）的過度表達。

有研究發(fā)現(xiàn)，食物過敏引起特應(yīng)性反應(yīng)的患兒的吞噬細胞活性與對照組嬰兒相比，有所提高。表明過敏病人吞噬細胞活性介質(zhì)的生成和釋放提高，而使用酪酸菌可以緩減過敏反應(yīng)，由此可以推測酪酸菌調(diào)節(jié)健康個體和病人吞噬細胞的活動有所不同，對健康個體起免疫刺激作用，對病人起降低炎癥反應(yīng)的作用。

4　小結(jié)

為使酪酸菌得到更好的應(yīng)用，首先應(yīng)對其作用機制進行了解。酪酸菌通過調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、競爭黏附位點、促進腸道sIgA的分泌、抑制IgE的分泌等方式增強機體免疫力，進而發(fā)揮益生作用。在畜禽體，不同酪酸菌的不同菌株誘導(dǎo)的腸道局部免疫反應(yīng)和全身系統(tǒng)免疫反應(yīng)的機制也不盡相同，它們究竟通過何種具體、全面的機制發(fā)揮免疫作用仍不清楚，有待進一步的深入研究。

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1004-5090（2016）10-0008-03

（2016-08-16）