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编号:10269451
双歧杆菌的微生态学及临床意义
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1999年第5期
     作者:康 白

    单位:116023 大连医科大学微生态研究所

    关键词:

    中华儿科杂志990525 双歧杆菌与宿主的关系是属于肠道微生态学重要的组成部分。双歧杆菌的定性、定量与定位,甚至定主,是直接关系到与宿主保持密切的相互制约与相互依存的问题。

    (一)双歧杆菌在肠道微生态学分类中的位置:一个健康成人肠道大约有400多种肠内菌,其数量在1014个,其重量有1 kg,其体积相当于肝脏大小。双歧杆菌在这些众多的肠菌群中占一定位置。双歧杆菌不仅要与宿主保持相互关系,而且与肠内其他正常菌群的各菌属也保持相互关系。

    双歧杆菌在肠菌群中的3个分类位置上属于第一类。现将3个分类列述如下。
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    1.第一类:共生菌,也叫有益菌或友菌。这类菌数量大,宿主终生携带,不但无毒、无害,而且具有营养、免疫、生物拮抗等作用。此类多为常住菌。

    2.第二类:抗生菌,也叫有害菌或敌菌,其数量少,多为过路菌。此类菌可有、可无。其数量少时,只是过路,不会致病,其数量超过正常范围即可引起疾病。在菌群失调时多为致病菌。

    3.第三类:双向菌,也叫中间性菌。双向菌数量上在有益菌与有害菌之间,在作用上是双向性的,有时致病,有时不致病。这类菌在肠菌群生态平衡时是无害的,在生态失调时,就会致病。

    (二)双歧杆菌的空间分布:双歧杆菌主要寄居的微生态空间是胃肠道。在人类胃肠道寄居着400余种肠内菌,但常见者只有10~20个属,其在胃肠道的空间分布如表1所示。

    表1 人类胃肠道菌群的空间分布(10n/克肠内容物) 细菌种类
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    胃

    空肠

    回肠

    结肠

    总菌数

    0~103

    105

    103~107

    1011~1012

    需氧菌

    
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    大肠杆菌

    0~102

    0~103

    102~105

    104~1010

    链球菌

    0~103
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    0~104

    102~106

    105~1010

    葡萄球菌

    0~102

    0~103

    102~105

    104~107

    乳杆菌

    0~103
, 百拇医药
    0~104

    102~105

    106~1010

    真菌

    0~102

    0~102

    102~103

    102~106

    厌氧菌

    
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    类杆菌属

    稀少

    0~102

    103~106

    1010~1012

    双岐杆菌

    稀少

    0~103
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    103~107

    108~1012

    消化球菌

    稀少

    0~103

    103~104

    108~1012

    梭菌

    稀少

    稀少
, 百拇医药
    102~104

    106~1011

    梭杆菌

    稀少

    稀少

    稀少

    109~1010

    优杆菌

    稀少

    稀少

    103~105
, 百拇医药
    109~1012

    韦荣球菌

    稀少

    0~102

    103~104

    103~104

    (三)双歧杆菌的时间分布:1.双歧杆菌与其他肠菌群一样,随年龄推移而发生变化。双歧杆菌在宿主出生和断奶前的数最多,到中年保持一个恒定的水平,到老年则明显减少。双歧杆菌的消长与大肠杆菌、肠球菌、乳杆菌和梭菌增加相适应。

    2.双歧杆菌属中各菌种随年龄推移的变迁:据对不同年龄组的11个种或亚种的调查,除了4个种未查出或很少查出外,其他7个种都终生携带。其中青春双歧杆菌a、b及长双歧a的3个亚种几乎在各年龄组均检出过,其余3个种(分叉双歧a、青春双歧d及长双歧杆菌b)只在少数年龄组出现,表2。
, 百拇医药
    表2 不同年龄组双歧杆菌属各种菌种各的变迁分布(10n/克粪便) 年龄组

    (岁)

    检查

    (例)

    分叉双歧

    a

    青春双歧杆菌

    长双歧杆菌

    a

    b

    c

    d
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    a

    b

    <5

    25

    8.6~10.3

    9.3~10.7

    8.6~10.5

    8.6~10.5

    9.7

    9.6~10.8

    9.1~10.4

    6~10

    3
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    8.6~10.3

    -

    8.8~10.5

    10.0

    -

    9.9

    -

    11~20

    2

    -

    8.9

    9.4~9.9

    -
, 百拇医药
    -

    10.1

    9.0

    21~30

    24

    8.3~10.4

    8.3~10.3

    7.3~10.6

    9.3~10.6

    8.7~10.0

    9.2~10.4

    8.8~10.3

, 百拇医药     31~40

    5

    -

    8.8

    8.6~9.4

    9.2~9.3

    -

    -

    -

    41~50

    7

    10

    9.6

, http://www.100md.com     9.3

    9.3~10.3

    -

    9.8

    -

    51~60

    2

    -

    9.9

    9.5~4.1

    -

    9.0

    9.3

, 百拇医药     -

    61~70

    11

    9.1~10.3

    8.8~ 9.0

    9.5~10.6

    8.3~10.1

    -

    8.2~9.6

    -

    71~80

    7

    -
, 百拇医药
    9.6

    8.8~10.2

    -

    -

    8.3

    9.1

    >80

    9.3

    -

    7.7

    8.8~10.2

    8.3~9.8

    -
, 百拇医药
    -

    -

    注:根据光冈知足资料(1993年)整理;分叉双歧杆菌b、短双歧杆菌a及短小双歧杆菌b(B.Parvulorum b)已做了检查但未检出或只检出1种(从略),表中“-”表示没有 (四)双歧杆菌的宿主分布:1.双歧杆菌在婴儿的分布:(1) 双歧杆菌的来源:双歧杆菌的来源是从母体或外环境(产房)来,新生儿出生后2小时就发现肠道出现双歧杆菌。双歧杆菌进入新生儿肠道有2个途径:一是经口吞入,另一个是经肛门进入。(2) 不同营养方式对双歧杆菌及其他肠内菌组成的影响:两种营养方式肠菌群组成的比较,详见表3所示。

    表3 不同营养方式肠菌群比较(±s) 营养

    方式

, http://www.100md.com     菌 属

    肠杆菌

    肠球菌

    葡萄球菌

    乳杆菌

    双歧杆菌

    直杆菌

    类杆菌

    消化球菌

    穿透梭菌

    其他梭菌

    人工儿

    9.5±1.5
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    9.8±0.6

    5.5±1.7

    7.2±1.5

    10.0±2.2

    7.3±4.1

    9.9±1.1

    7.9±4.0

    6.4±2.5

    0.9±2.6

    (100)

    (100)

    (100)
, 百拇医药
    (78)

    (97)

    (78)

    (100)

    (80)

    (50)

    (10)

    母乳儿

    8.6±1.3

    7.9±1.5

    5.8±1.9

    6.8±1.7

    10.7±0.9
, 百拇医药
    3.1±4.6

    6.1±4.3

    2.4±4.1

    1.0±2.3

    1.3±3.2

    (100)

    (100)

    (97)

    (80)

    (100)

    (33)

    (67)

    (27)
, http://www.100md.com
    (17)

    (13)

    显著性

    ++

    ++

    ++

    ++

    ++

    注:括号内内数字为阴性标本数

    2.双歧杆菌在老年人的分布:(1)老年人与青壮年人头四位肠菌群比较:许多研究都证实,双歧杆菌在老年时开始减少,代之以腐败菌群增加。双歧杆菌在老年人肠菌群中排位虽然仍然是第四位,但其数量明显减少,详见表4。(2)老年人与青壮年人双歧杆菌各菌种比较:老年人较青壮年人双歧杆菌主要菌种显著减少,详见表5。表5表明青壮年人双歧杆菌明显多于老年人,特别是青春型双歧杆菌,其次是分叉型双歧杆菌。
, 百拇医药
    表4 健康青壮年与老年人肠菌群头四位菌属活菌数(±s,10n/克粪便) 受检

    对象

    菌属

    类杆菌

    真杆菌

    消化链球菌

    双歧杆菌

    青壮年

    11.2±0.2(15/15)

    10.4±0.3(15/15)
, 百拇医药
    9.5±0.5(15/15)

    10.5±0.4(15/15)

    老年人

    10.9±0.2(15/15)

    10.3±0.4(15/15)

    9.1±0.5(11/15)

    9.1±1.5(11/15)

    显著性

    -

    -

    -

    +++
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    括号内数字表示检查总例数中查出某种细菌数,下同

    表5 健康老年人与青壮年人双歧杆菌各菌种活菌数比较(10n/克粪便) 受检

    对象

    双歧杆菌菌种

    青春双歧杆菌

    分叉双歧杆菌

    长双歧杆菌

    其他种双歧杆菌

    青壮年

    10.5±0.4(15/15)

    9.7±0.4(7/15)
, 百拇医药
    10.1±0.6(11/15)

    8.7±0.5(11/15)

    老年人

    9.1±0.5(15/15)

    (0/15)

    9.0±0.8(6/15)

    8.8±0.9(4/15)

    显著性

    +++

    -

    +

    -
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    3.饮食对双歧杆菌的影响:(1)脂肪、肉食的影响:双歧杆菌在进食普通饮食人群的体内较多,在进食高脂肪、肉类的人群中减少。双歧杆菌减少,其它腐败菌增多,被认为是大肠癌高发的一个原因。(2)主食的影响:据日本的调查,吃精米者双歧杆菌少,吃粗米者多。(3)蔬菜的影响:吃蔬菜的人双歧杆菌多,吃肉食的人少。(4)长寿老人与双歧杆菌:长寿老人与一般健康老人相比较,肠道内双歧杆菌数量增加。

    (五)定植与粘附:肠道一方面是肠菌群的生活环境,另一方面又是肠菌群的通道。肠菌群分常住菌与过路菌。双歧杆菌是常住菌。存在的机制主要是定植。

    1.定植:定植是肠菌群在肠道内停留、生息的结果。定植是正常肠菌群在宿主的特异性定位定居与繁殖的微生态学现象。定植是正常菌群对宿主产生生态效应和发挥生理作用的前提。新生儿出生时,肠道是无菌的。在出生后2小时或更短时间,在胎便内就可找到双歧杆菌,但其数量很少。在出生后第3天开始迅速增加,到第7天达到高峰,成为新生儿的优势菌。只有这时,才具备了在特异性定位粘附、繁殖、排他和定居能力。
, 百拇医药
    2.粘附:粘附是指细菌与肠上皮细胞通过生物化学作用产生的特异性的粘连。不能粘附于上皮细胞表面的细菌,只能是过路菌,不能在肠道内存在。(1)粘附的特异性:双歧杆菌在肠上皮细胞的粘附与其它细菌形成特异性的微生态位,从而产生特征性的生态效应,并形成与肠壁密切相联系的细菌生物膜,产生各种代谢产物,从而对宿主发生生态效应和生理作用。(2)粘附机制:粘附的细菌,包括双歧杆菌,不是简单的通过,而是通过粘附于肠上皮细胞壁上,形成为亚优势菌群而定居下来。在大多数情况下,细菌与宿主细胞之间有一个间隙,经测量有40 nm,其间充满了纤维物质。细菌完全可通过细胞顶孔的膜获得营养或者仅部分的围绕;在某些情况下,只是连接,而不是侵入。粘附取决于3个因子:粘附素、粘附素受体及粘液。(3)粘附菌密度:对上皮粘附的菌群一般地只限于少数几个细菌。细菌的密度较肠腔种群一般地低1~2个对数指数。如果活检取自十二指肠和空肠各点,细菌种群各肠段分布相等。大肠菌及其他肠杆菌的粘附已经在活检标本的电镜检查下证实了,细菌的密度为106~107 cfu/g新鲜肠壁组织。(4)双歧杆菌的粘附特点:用以多糖体为抗体靶标多糖抑制现象证明了双歧杆菌的粘附多糖体起作用。革兰染色在细胞变化的双歧杆菌变成阴性,这个现象反映这些菌的细胞膜通透性增加。人类结肠/脂磷酸壁(LTA)双歧杆菌复合物已通过将碳14标记的LTA悬浮于结肠细胞,其放射活性而被检测了。(5)粘附的竞争:双歧杆菌能改变上皮细胞受体位点,从而导致对其他微生物的粘附抑制。双歧杆菌胞外酶能降低致病菌或其毒素的特异性位点。(6)定植抗力:定植抗力是荷兰Wander教授提出的一个学说,他认为肠道内的专性厌氧菌群包括双歧杆菌具有对外来细菌的抵抗作用。如果这些占多数的厌氧菌群减少或因用抗生素被抑制了,肠道菌群的抵抗力就下降,易发生感染或菌群失调,革兰阴性的兼性厌氧菌就会增多。因此,他提出选择性脱污染与全脱污染的理论。(7)易位:易位是细菌与其产物(内毒素)由肠腔内向肠腔外部位,如肠系膜淋巴结、肝转移。由消化道易位可包括常住菌和过路菌。易位只有它们某些菌达到高密度时才能通过上皮细胞屏障。双歧杆菌的减少是易位的重要原因。
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    (六)免疫:肠菌群的免疫作用,除了全身免疫效应外,还有对肠粘膜的作用。双歧杆菌能改变肠粘膜的形态学和上皮细胞的转化与分化率,能促进肠细胞成熟和新生儿发育速度。在无菌动物已经观察到细胞酶活力的增加,特别是碱性磷酸酶、双糖酶及β-葡萄糖苷酶。双歧杆菌是宿主免疫的重要因素之一。

    1.双歧杆菌对肠道粘膜免疫的影响:粘膜免疫是当代最活跃的免疫领域。肠粘膜的免疫系统一直在不断地发育与成熟。双歧杆菌通过粘膜的刺激,一直起着免疫激活作用,使宿主保持对各种肠道传染病的防御作用。双歧杆菌对肠道粘膜免疫系统的激活作用主要通过对潘氏盘细胞的刺激。

    2.双歧杆菌可增强IgA的产量,已由细胞培养技术取得证明。在潘氏盘细胞内加上加热处理的人源性的双歧杆菌的组织培养液中用ELISA测定IgA发现,大部分分离的菌株都具有增加IgA产量的作用。另外,双歧杆菌还具有增强抗毒素的产量。经口投入霍乱外毒素(CT)和双歧杆菌给小鼠(57 TBL/b),可使潘氏盘细胞增殖和抗CT IgA的增加。因此,双歧杆菌具有免疫佐剂作用。
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    3.双歧杆菌的抗肿瘤作用:双歧杆菌的抗肿瘤作用包括活菌体、灭菌体及细胞壁骨架的抗肿瘤作用。这些作用通过对嗜中性细胞、巨噬细胞、NK细胞及调节免疫活性细胞的机能,以及诱导各种重要的细胞因子发挥作用。事实证明,双歧杆菌的抗肿瘤作用是肯定的,但只是实验肿瘤学方面的成果,怎样把这些成果应用于临床,还要进行更多的细致的研究工作。

    (七)营养:双歧杆菌是否能作为营养被宿主利用,某些肠内菌如克雷伯菌属有固氮作用,可能成为宿主营养来源。一般认为是空气固氮的作用。有的报告还说,克雷伯菌属在营养充分时不固氮,只在营养匮乏时才固氮。1947年Hipsley与Chements对新几内亚某地区进行了营养学调查。该地区每人每日只摄取6 694.45 J,而蛋白质只有20 g。这样低的热量,却有一个健壮的体格。为了阐明这一现象Domen(1970),作了氮的出纳调查,发现每天有2 g氮的负支出,因而想到这种负支出可能是由于肠内菌固定空气氮得到了补偿。

    (八)双歧杆菌的儿科临床意义:1.营养作用:婴幼儿的营养与双歧杆菌的关系已得到普遍承认。母乳儿与人工儿的营养差别是显著的。母乳中存在着双歧因子能促进双歧杆菌的生长发育。双歧杆菌的存在又在许多方面利于婴儿的生长发育。母乳中除双歧因子(现在普遍认为是一种寡糖)外,还在与双歧杆菌直接或间接有关的其他因子如拮抗葡萄球菌因子、SIgA、C4及C8(补体)、溶菌酶、过氧化氢酶、乳铁蛋白及白细胞等。母乳的优越性与双歧杆菌的关系是可以肯定的。从营养学角度,双歧杆菌的意义不可忽视。双歧杆菌在维生素B族的产生,对蛋白质、碳水化合物、脂质代谢都起到不可忽视的作用。
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    2.免疫作用:双歧杆菌的免疫调节作用是重要的,对超敏反应、免疫低下、免疫排斥、消除及口服免疫耐受性都起重要作用。

    3.儿科病的治疗:(1)急性腹泻:应用双歧杆菌调整肠菌群都取得效果。双歧杆菌对腹泻病原菌(致病性大肠、志贺菌属、其他革兰阴性杆菌及葡萄球菌等)不是直接作用而是通过双歧杆菌对肠菌群结构的改变降低肠内容物的pH等间接抑制致病菌,达到治疗目的。(2)慢性腹泻:慢性腹泻多存在肠菌群持续性菌群失调,双歧杆菌多消失,补足双歧杆菌,可改善肠功能、降低pH、扶植正常肠菌群,达到治疗的目的。

    4.便秘:便秘也存在菌群失调,肠蠕动减缓,pH上升,肠功能紊乱。双歧杆菌可降低pH、刺激肠蠕动、改善肠内发酵过程,从而起到通便作用。

    5.皮肤病:(1)皮肤炎:肛周湿疹多与白色念珠球菌感染有关。通过口服双歧杆菌,抑制该菌就可能得到治愈。(2)复发性口腔炎:是一种与免疫有关的口腔炎,口服双歧杆菌也可得到治愈。(3)湿疹:湿疹患者双歧杆菌多消失,其他肠道菌增殖。此时口服双歧杆菌也可治愈。

    6.肝脏病:肝炎、肝硬化患者,胆汁成分不足、下消化道革兰阴性杆菌上行,固有菌体破坏释放出大量内毒素,侵害肝脏。肝功能障碍,解毒能力下降,进而引起内毒素血症或肝性脑病。此时如口服双歧杆菌,可抑制革兰阴性杆菌,减少内毒素分泌,达到减缓症状的目的。

    7.感染:人工儿易发生感染已是公认的事实。在感染过程中,不论细菌感染还是病毒感染,双歧杆菌都在减少或消失,特别是用抗生素抗感染以后更为严重。在感染病或感染治愈后,都应服用双歧杆菌。 (收稿:1998-07-10 修回:1998-10-28), http://www.100md.com