雙歧桿菌屬

1900 年，法國巴斯德研究所的 Tissier 從母乳餵養的嬰兒糞便中首次分離到了雙歧桿菌，並且他認為從成年人糞便中得到的分離物是不同於來自哺乳期嬰兒的菌株，該觀點也一度被廣泛接受。但是，後來研究者們從嬰幼兒、成年人及動物糞便中分離到了相同的二裂細菌，所以逐漸推翻了 Tissier 的錯誤見解。雙歧桿菌自發現以來，曾先後歸屬於奴卡氏菌屬、棒桿菌屬、乳桿菌屬和放線菌屬，在 1984 年出版的第八版《伯傑細菌鑑定手冊》中首次作為獨立的屬（雙歧桿菌屬）進行描述。因此，從細菌分類學的角度講，雙歧桿菌屬於細菌界、放線菌門、放線菌綱、雙歧桿菌目、雙歧桿菌科、雙歧桿菌屬。雙歧桿菌是一類革蘭氏陽性、不抗酸、不形成孢子、不運動的專性厭氧細菌，因末端常常分叉，故名雙歧桿菌 ^[1]  。

雙岐桿菌是無運動性不產芽孢的桿菌，在不同條件下呈現不同的形態。初分離菌株的形態有分叉狀如Y 形和V 形，也有不分叉狀如匙形或球棒形，但在繼代培養後，菌株的分叉狀通常都呈折斷的桿狀或彎曲狀。在不適培養基中雙岐桿菌可生成各種不規則形態。引起雙岐桿菌變形的原因可以是多方面的，Glick先生證明，兩歧雙岐桿菌賓夕法尼亞變種在缺乏N--乙酰氨基糖時菌體會長成奇怪的形態，在培養基中控制其濃度從痕跡量到充足量，菌株形態則從鱗莖狀、樹節狀、直至不分叉的桿狀。Trial 用標記過的N-乙酰氨基糖進行實驗，證明它被用於構成細胞壁的重要組分：糖肽。但大多數雙岐桿菌的分叉和多變的現象不能由添加N-乙酰氨基糖而阻止，這説明還有其它因素影響雙岐桿菌的形態。Husain 先生觀察到兩歧雙岐桿菌在貧乏的培養基中大量地產生分叉，如果培養基中加入一定的氨基酸（丙氨酸、門冬氨酸、穀氨酸、絲氨酸），分叉的菌體又會回覆到桿狀。而Kojima 先生則認為鈣離子在防止細胞形態多變及調節細胞分裂中起着主導作用。目前尚無進一步的研究來闡明雙岐桿菌分叉的機理。

雙岐桿菌的菌落形態、外觀、大小都隨菌株特性和營養狀況而變。其形態可呈突起的透鏡狀，顏色從晦澀到有光澤、從乳白到瓷白都有，表面為波浪狀、平滑狀或軟粘狀。雙岐桿菌為革蘭氏陽性，但經常會出現染色變異；有時菌體內會出現一些染色粒，能被亞甲基藍染色，而菌體其它部分不被染色 ^[2]  。

雙岐桿菌是嚴格厭氧的，但在有二氧化碳存在時也能耐受氧氣。不同菌株對氧的敏感性有很大的差別。雙岐桿菌厭氧需求的差異，對應着不同的生物化學基礎。某些對氧不太敏感的菌株具有較弱的觸酶活性，能夠除去生成的痕量過氧化氫，對不生成過氧化氫的菌株則可能具有NADH氧化酶活性，這些菌株只能在一定的氧化--還原電位下生存。某些對氧較敏感的菌株，其厭氧的主要原因是：過氧化氫的積累會使果糖-6-磷酸-磷酸酮醇酶失活，而該酶是雙岐桿菌代謝途徑的一個關鍵酶。一些對氧非常敏感的菌株的生長和發酵顯然需要一個很低的氧化-還原電位，氧氣的存會導致太高的氧化-還原電位，從而影響了菌體的生長。大部分人類種羣的雙岐桿菌生長的最適温度在36～38℃,而動物菌羣的最適温度較高，有些能在46.5℃下生長。幾乎所有菌株的生長在低於20℃時都會終止。雙岐桿菌對營養素的要求相當不均，有些菌株以銨鹽為氮源，有些則需有機氮。含多種維生素、核苷酸、乳糖、三種氨基酸和多種鹽類的半合成培養基能夠滿足雙岐桿菌生長需要，許多菌株可以生長在含銨鹽、生物素、泛酸鹽、糖類和礦物質的簡單培養基上 ^[2]  。

100 多年以來，隨着分子生物技術的不斷髮展以及人們對雙歧桿菌研究的不斷深入，發現的雙歧桿菌的種類也在逐漸增多。在最新的（2004 年）伯傑細菌鑑定手冊中，將基於 16S rDNA 測序技術得到的雙歧桿菌共分成了 34 個不同的種，包括青春雙歧桿菌、角雙歧桿菌、動物雙歧桿菌、星狀雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌、牛雙歧桿菌、短雙歧桿菌、齒雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌（即，長雙歧桿菌嬰兒亞種）、乳雙歧桿菌（即，動物雙歧乳脂亞種）、長雙歧桿菌、假小鏈雙歧桿菌以及嗜熱雙歧桿菌和嗜酸熱雙歧桿菌，等等。雙歧桿菌廣泛存在於人和其他温血動物的腸道以及反芻動物的瘤胃中，此外在人的陰道、口腔以及母乳中也存在少量的雙歧桿菌。母乳餵養的嬰兒腸道中雙歧桿菌含量最豐富，其最初來源於母體，能夠佔到嬰兒總腸道細菌的 60%。隨着年齡的增長，人體腸道中雙歧桿菌的種類和數量都會發生改變，一般 60 歲以上老人腸道中雙歧桿菌的數量只佔腸道細菌總量的 8%左右 ^[3]  。

科學研究表明，雙歧桿菌具有多種益生功能，如：改善免疫系統紊亂導致的腸道疾病，比如炎症性腸病、潰瘍性結腸炎、克羅恩病、結腸袋炎等；粘附在腸道上皮細胞並分泌抗菌肽，同時增加粘液層厚度，抑制病原菌侵入腸道；清除自由基、提高宿主抗氧化酶活性、減少血清和肝臟丙二醛的含量，從而緩解機體的氧化損傷，延緩衰老；改善因腸道菌羣失調引起的疾病，如便秘、腹瀉等；分泌 β-半乳糖苷酶，緩解乳糖不耐；抑制腐敗菌生長和分解致癌物質達到抗癌（如結腸癌）的目的；降低血清膽固醇，防止動脈粥樣硬化；減輕因腫瘤壞死因子 TNF-α 和脂多糖引起的炎症反應；還可以提高 2 型糖尿病患者血清鈣離子濃度並降低谷丙轉氨酶的水平，等等 ^[3]  。

雙歧桿菌屬在體內的分佈及數量, 其主要分佈在人體的胃腸道, 胃中稀少, 空腸中0 ～ 103 個/g , 迴腸中103 ～ 107 個/g , 結腸中108 ～ 1012 個/g 。在胃腸道中不同年齡階段的分佈也不同, 母乳營養嬰兒1011 ～ 1012個/g , 剛斷奶小兒1010個/g , 成年人109 ～1010 個/g , 老年人107 ～ 109 個/g , 老年人雙歧桿菌屬數量的減少, 也許是引起人體衰老的主要原因之一。雙歧桿菌屬對人體功能具有調節作用, 其生物學活性包括兩個方面, 一方面是保健作用;另一方面是藥用治療作用 ^[4]  。

生物屏障與生物拮抗作用

雙歧桿菌屬的細胞壁與腸黏膜上皮細胞相互作用密切結合, 與其他厭氧菌一起共同佔據腸黏膜表面, 形成一道具有保護作用的生物屏障, 並通過自身及產生的代謝產物排斥致病菌, 在腸道中保持菌種優勢, 並與其他菌羣相互作用, 調整菌羣間的關係, 以保證腸道菌羣最佳組合,並維持腸道功能的平衡。其抗菌機制主要有:(1)產生有機酸, 能明顯降低環境中的pH 值, 使不耐酸的腐敗菌和致病菌的生長繁殖受到抑制。(2)產生類似細菌素的蛋白質, 有一定的殺菌作用。(3)產生H2O2 ,從而激活機體產生過氧化氫酶, 抑制和殺滅革蘭陰性菌, 如志賀菌屬和沙門菌屬, 此外, 雙歧桿菌屬能分沁胞外糖苷酶, 可降解腸黏膜上皮細胞的複雜多糖, 以減少致病菌代謝的能源。

營養作用

雙歧桿菌屬能合成多種維生素,如B1 、B2 、B6 、葉酸、泛酸和B12 等, 當腸道菌羣失調時, 明顯表現為維生素缺乏, 從而證實了腸道菌羣特別是佔優勢的雙歧桿菌屬為機體提供各種維生素的重要意義。雙歧桿菌屬還可以改善蛋白質的代謝,如產生的磷蛋白磷酸酶可將乳汁中α-酪蛋白降解,有益於乳蛋白的吸收, 在人體腸道內可產生β-半乳糖苷酶, 促進機體對乳糖的消化吸收。此外, 還可促進某些營養物質的吸收, 這是因為雙歧桿菌屬與其他厭氧菌產生的酸, 乙酸和乳酸, 使環境pH 下降,有利二價鐵、維生素D 及鈣的吸收。

免疫作用

正常人服用雙歧桿菌屬製劑後,紅細胞免疫黏附功能增強, 可能與C36 受體數量增多及免疫黏附調節因子增強有關。它能激活機體吞噬活性, 提高抗感染能力。

降血脂作用

雙歧桿菌屬的結合膽汁酸水解酶能將各種結合膽汁酸水解為遊離膽汁酸, 而遊離膽汁酸與膽固醇在腸道共沉澱並從大便排出, 使血清膽固醇降低。

抗放射線作用

雙歧桿菌屬能夠提高宿主對放射線的耐受性, 有實驗研究表明, 用射線照射無菌小鼠後兩週, 惟有與雙歧桿菌屬單聯的小鼠存活時間比未聯菌的小鼠長。

抗衰老作用

雙歧桿菌屬菌體成分或代謝產物具有抗膽固醇功能, 能明顯減少腸管對膽固醇的吸收, 同時促進膽固醇轉變為膽酸鹽, 從而加快其排出體外, 對延緩機體衰老有積極作用。用其活菌液餵養老齡大鼠, 結果表明, 雙歧桿菌屬能使大鼠的某些具有抗衰老作用的酶SOD 、GSH-PX 活性升高, 而使大鼠衰老的物質LPO 濃度降低, 可見, 其具有一定的延緩動物衰老的作用。

雙歧桿菌等益生菌以食品基質作為載體被人體攝入，是非常常見的做法。雙歧桿菌作為益生菌被添加到乳製品中已有長達 20 多年的歷史，同時發酵乳也是雙歧桿菌應用最廣泛、最成熟的產品。美國加州大學戴維斯分校的 Lee 等發現，通過奶製品攜帶乾酪乳桿菌 BL23 能夠顯著降低小鼠腸炎相關的細胞因子的數量，從而減輕腸炎小鼠的症狀，並且基本不會影響小鼠腸道菌羣的結構和比例。説明了奶製品攜帶益生菌這種微生物與環境的相互作用使得其相對於其他攝入方式可能更加有利於微生物的存活或者代謝從而提高益生菌的功效。目前國內市面上出售的含有雙歧桿菌的發酵乳（酸奶），所用到的雙歧桿菌主要是乳雙歧桿菌和長雙歧桿菌。然而，通常情況下雙歧桿菌單獨發酵牛乳的性質不夠好，因此一般是與保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌等乳酸菌復配使用。普通酸奶裏一般含有109~1010cfu/100 g 的活性乳酸菌，為了保證乳酸菌的活力不讓酸奶過度發酵同時避免雜菌污染，一般需要低温（0~10℃）冷藏。