丁酸梭菌作用机理与研究进展

丁酸梭菌作用机理与研究进展

田召芳1,2李春蕾2党安坤3*

【摘 要】摘要：丁酸梭菌是一种以产丁酸为主要代谢产物的专性厌氧芽孢杆菌，丁酸梭菌较非芽孢菌具有耐热、耐酸和耐多种抗生素等生物活性，可定植于机体肠道，抑制机体肠道内志贺菌等有害菌的生长、促进机体内双歧杆菌等有益菌的生长、促进营养物质的吸收、改善肠道功能等。本研究主要对丁酸菌作用机理以及在人类、动物和其他方面的应用进行综述，跟踪丁酸梭菌在促进动物生长及提高动物免疫力的发展方向，探究丁酸梭菌是否能在协同抗生素治疗疾病的同时抑制耐药菌的产生。 【期刊名称】中国畜禽种业 【年(卷),期】2017(000)008 【总页数】3

【关键词】丁酸梭菌；益生菌；作用机理；研究进展

丁酸是丁酸梭菌产生的一种天然物质，主要存在于反刍动物的奶和肠道中，其中大肠中存在高浓度的丁酸，而在结肠中广泛被上皮细胞利用，主动代谢并产生能量[1]。而丁酸梭菌主要存在于动物和人类的消化道、肠道以及粪便中，环境中的土壤，酒窖泥等。丁酸梭菌是1933年由日本的千叶医科大学宫入近治博士首先发现并进行研究的。丁酸梭菌在调节肠道微生态平衡，促进营养物质吸收和抑制致病菌的发展具有重要的意义，近年来国内外众多学者投入到丁酸梭菌的研究中，并在丁酸梭菌研究中取得一些重要成果。

1 丁酸梭菌的作用机理

近几年来，丁酸梭菌已经被广泛应用于一系列人类和动物方面肠道疾病的治疗，

广泛被用作饲料添加剂，提高动物免疫力。但丁酸梭菌的作用机理非常复杂，具体机制尚未被完全发现，但已经有众多学者在不同领域发现了不同的作用机制。Segain等实验发现，丁酸梭菌能够在动物机体出现炎症反应时调节基因表达，抑制NF-kB信号通路从而抑制炎症[2]。Isono A等研究丁酸梭菌是否能够影响Toll样受体4（TLR4）在人结肠上皮细胞中的表达时发现，丁酸梭菌产生的丁酸能使结肠上皮细胞TLR4 mRNA表达水平下调，达到保护结肠效果[3]。2015年，王腾浩等发现产抑菌蛋白的丁酸梭菌，证明起抑菌作用的是抗菌肽[4]。该发现为临床抑制细菌的生长提供了科研依据，我们可以大量培养丁酸梭菌提取抗菌肽，用于临床抑菌治疗。同年，廖秀冬发现，丁酸梭菌通过降低小鼠血清肾上腺皮质激素皮质酮含量而显著提高肝脏和结肠黏膜的抗氧化能力[5]。这些研究说明丁酸梭菌是通过产生丁酸，抗菌肽和调节信号通路等调节机体表达，提高机体免疫力，为丁酸梭菌可能就是通过产生丁酸和调节基因表达来发挥其免疫调节作用奠定理论基础。

2 丁酸梭菌在人类方面的应用

丁酸梭菌在人类疾病方面具有抗炎、抗癌、提高免疫力等作用，在临床应用和人类疾病防治方面具有很大的潜力[6]。1944年，丁酸梭菌制剂在日本正式投入临床应用，主要治疗菌群紊乱引起的肠炎、腹泻、消化不良等疾病，同时取得显著效果。2005年，我国青岛东海药业有限公司开发的丁酸梭菌制剂通过了国家食品和药品监督管理局GMP认证，其主要用于调理肠道菌群稳定。随后，青岛东海药业有限公司在2009年研究丁酸梭菌对恶唑酮诱导的大鼠肠炎作用，发现丁酸梭菌降低IL-23和肿瘤坏死因子 （TNF-alpha）含量的效果优于美沙拉嗪或丁酸钠等[7]。该结果的发现为人类治疗炎症减少抗生素的大量使用开辟

了新的道路。Imase K等研究丁酸梭菌与抗生素并用根除幽门螺旋杆菌时肠道菌群变化及机体变化时发现，丁酸梭菌和抗生素合用治疗幽门螺旋杆菌，能有效预防单独使用抗生素治疗幽门螺旋杆菌导致的相关性腹泻和肠道菌群失调这些副作用[8]。丁酸梭菌联合抗生素治疗幽门螺旋杆菌给许多慢性胃炎患者带来了希望，同时也降低了胃癌的发病率。随后，Arimochi H等在研究丁酸梭菌发酵大豆蛋白产生诱导细胞凋亡的物质，发现该物质对人结肠癌细胞有毒性作用能抑制人结肠癌细胞的生长[9]。该发现为许多结肠癌患者带来了福音。刘丽丽等观察发现，早产儿临床使用丁酸梭菌活菌制剂能减少早产儿喂养过程中呕吐、腹胀、腹泻的发生，促进早产儿的生长发育，对防治喂养不耐受具有重要意义[10]。次年，陈峰和李司鹏探讨了丁酸梭菌防治新生婴儿高胆红素血症的疗效，发现口服丁酸梭菌的活菌制剂能降低黄疸发生率[11]。2015年，王艳芳等学者研究表明，在不同鼠胃溃疡模型中使用丁酸梭菌活菌制剂具有抗炎症作用。同年，Kanai T等研究表明，丁酸梭状芽孢杆菌作为益生菌能诱导巨噬细胞产生白细胞介素-10通过Toll样受体和髓样分化的初级反应等途径预防急性结肠炎[12-13]。2015年，Cassir研究了丁酸梭菌菌株和菌群失调与早产儿坏死性小肠结肠炎的关系，发现坏死性小肠结肠炎与丁酸梭菌菌群失调以及缺乏等有关系[14]。丁酸梭菌在人类临床应用中存在许多益处，为人类消化道疾病，提高免疫力等作出巨大贡献。

3 丁酸梭菌在动物方面的应用

3.1 调整肠道菌群，促进生长

丁酸梭菌对动物致病菌有抑制作用，例如猪大肠杆菌，猪肠炎沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等均有显著抑制作用[15]，同时能提高饲料利用率，增强动物免疫