益生菌-LactobacilluscaseiZhang(LCZ)

　　LCZ功能主要為：預(yù)防腸道感染、調(diào)節(jié)腸道菌群；提高機(jī)體免疫力；調(diào)節(jié)血脂代謝、保護(hù)肝臟、降低腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)；預(yù)防糖尿病等。

　　2002年，LCZ分離自?xún)?nèi)蒙古錫林郭勒大草原酸馬奶，2008年發(fā)現(xiàn)其具有耐酸耐膽鹽活性，并從基因組學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)探索LCZ的作用機(jī)制，隨后幾年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)干酪乳酸桿菌具有免疫調(diào)節(jié)活性、降血脂作用、調(diào)節(jié)人體腸道菌群年輕化、改善糖耐量受損、預(yù)防高血糖等作用。目前，圍繞該菌株共獲得獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)，發(fā)明專(zhuān)利14項(xiàng)，發(fā)表論文90余篇。

　　中國(guó)健康人群腸道微生物研究

　　為了更好理解LCZ與人腸道微生物的共生關(guān)系，對(duì)中國(guó)健康人群腸道微生物進(jìn)行了研究：

　　2010年，從中國(guó)9個(gè)省份采集道漢族、蒙古族、藏族、維吾爾族等7個(gè)民族314份健康志愿者的糞便樣品，應(yīng)用454焦磷酸測(cè)序技術(shù)揭示了中國(guó)人群不同于西方的腸道微生物群里結(jié)構(gòu)，第一次提出了中國(guó)人群腸道微生物是以Phascolarctobacterium(考拉桿菌)為優(yōu)勢(shì)菌群的群落結(jié)構(gòu)，具有更為復(fù)雜和多樣的特征，且受遺傳基因和飲食習(xí)慣影響。

　　其中，以110名蒙古人為研究對(duì)象（其中63人來(lái)自蒙古過(guò)，47人來(lái)自中國(guó)內(nèi)蒙古），采用HiSeq4000測(cè)序平臺(tái)構(gòu)建蒙古人群腸道微生物宏基因集，并與漢族、歐洲人群進(jìn)行比較的對(duì)蒙古族腸道菌群基因水平特征的研究，發(fā)現(xiàn)了蒙古人特有的腸道微生物基因集，包括氨基酸代謝，碳水化合物代謝、能量代謝、脂代謝、多糖生物合成和代謝，這與他們獨(dú)特的遺傳特征、飲食習(xí)慣及居住環(huán)境息息相關(guān)。

　　蒙古人腸道中富集產(chǎn)氣柯林斯菌，據(jù)報(bào)道這種細(xì)菌可能是心血管和腦血管發(fā)病率的主要原因。

　　現(xiàn)在我們大概了解了我國(guó)人民腸道菌群的特征，那么益生菌與腸道微生物是如何相互作用的呢？孫老師主要介紹了LCZ在痛風(fēng)患者和結(jié)腸癌患者中的一些研究結(jié)果。

　　痛風(fēng)患者腸道菌群結(jié)構(gòu)及其預(yù)測(cè)模型的建立

　　痛風(fēng)是一種單鈉尿酸鹽沉積導(dǎo)致的晶體相關(guān)性關(guān)節(jié)病，與嘌呤代謝紊亂和（或）尿酸排泄減少所致的高尿酸血癥直接相關(guān)，屬代謝性風(fēng)濕病范疇?？刹l(fā)腎臟病、關(guān)節(jié)破壞，伴發(fā)高脂血癥、高血壓病、糖尿病、動(dòng)脈硬化及冠心病等。

　　目前我國(guó)高尿酸血癥的患病率為5%-23.4%，痛風(fēng)的患病率在1%-3%，并呈逐年上升趨勢(shì)，嚴(yán)重危害廣大人民群眾的健康。

　　研究共征集83名志愿者（35名重度痛風(fēng)病患者，33名健康志愿者和15名患有痛風(fēng)病風(fēng)險(xiǎn)的志愿者），從腸道菌群物種和功能揭示了痛風(fēng)患者和健康人在腸道菌群結(jié)構(gòu)上存在顯著差異，且微生物多樣性顯著低于健康人。

　　研究發(fā)現(xiàn)，痛風(fēng)患者腸道內(nèi)缺少Faecalibacteriumprausnitzii菌種和Clostridium類(lèi)丁酸產(chǎn)生菌，卻富含Bacteroidescaccae和Bacteroidesxylanisolvens。基于差異性物種和功能單元，構(gòu)建了預(yù)測(cè)痛風(fēng)疾病的微生物模型。

　　在嘌呤代謝途徑上，痛風(fēng)患者腸道菌群合成嘌呤的能力減弱而代謝嘌呤生成尿酸的能力增強(qiáng)。而且能夠分解尿酸生成尿素的尿囊素酶含量較健康人顯著降低，這些變化最終導(dǎo)致尿酸堆積形成痛風(fēng)疾病。

　　益生菌-L.caseiZhang對(duì)人體腸道菌群的調(diào)節(jié)

　　為了評(píng)估L.caseiZhang對(duì)人腸道菌群多樣性的影響，征集了24名健康志愿者并依據(jù)年齡將24人分為老年組，中年族和青年組三組，在試驗(yàn)期間，志愿者連續(xù)28天每天服用含有L.caseiZhang的片劑，分析評(píng)價(jià)該益生菌在志愿者腸道的存活定植以及菌株對(duì)志愿者腸道菌多樣性的影響。

　　服用L.caseiZhang14天后，糞便中該菌株含量達(dá)到8.41±0.681gCFU/g，到28天時(shí)為8.55±0.571gCFU/g。對(duì)于不同年齡的人而言，青年人群糞便中的活菌數(shù)＞老年人群＞中年人群。當(dāng)停止口服L.caseiZhang14天時(shí)糞便中活菌仍然保持在10的5次方數(shù)量級(jí)。

　　研究結(jié)果提示攝入L.caseiZhang能顯著改善志愿者腸道菌群結(jié)構(gòu)，使中年人腸道菌群年輕化，并顯著提高志愿者體內(nèi)Bifidobacterium和Lactobacillus等標(biāo)志性有益菌群的水平，同時(shí)減少Clostridium、Escherichia和Serratia等有害菌群的水平。

　　為了進(jìn)一步探討LCZ如何與腸道微生物共生，我們采用了宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析的方法對(duì)益生機(jī)制進(jìn)行剖析：

　　益生菌L.caseiZhang改變?nèi)梭w腸道微生物轉(zhuǎn)錄組

　　1.攝入L.caseiZhang，基于宏基因組樣品間的相關(guān)性分析和主成分分析，結(jié)果均表明益生菌攝入對(duì)腸道菌群帶來(lái)的影響要遠(yuǎn)小于個(gè)體之間的差異。

　　2.攝入益生菌L.caseiZhang14天和28天后宏轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)表明，不同時(shí)間點(diǎn)的樣品存在一定的聚類(lèi)趨勢(shì)，但這種改變?cè)诜N的水平并不顯著。

　　3.表明益生菌L.caseiZhang的攝入改變腸道菌群基因表達(dá)的模式，而不改變特定菌群3的數(shù)量。

　　益生菌LCZ預(yù)防結(jié)腸癌形成

　　采用AOM炎癥性腸癌小鼠模型，AOM是腸道特異性致癌劑，可以誘導(dǎo)腸道上皮細(xì)胞的異常增殖和突變，DSS是促炎劑，多個(gè)DSS致炎循環(huán)可以促進(jìn)腸癌的發(fā)生。

　　動(dòng)物實(shí)驗(yàn)分為正常對(duì)照組（NC），結(jié)腸癌模型組（CC）和益生菌L.caseiZhang組（ZA）,益生菌從AOM主訴3天后開(kāi)始干預(yù)直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

　　益生菌LCZ干預(yù)可以降低AOM/DSS腸癌小鼠的腸道腫瘤數(shù)量；益生菌LCZ干預(yù)可以延緩腫瘤的變大。

　　益生菌LCZ對(duì)血清骨鈣素和脂聯(lián)素水平的影響

　　益生菌LCZ干預(yù)顯著增加了血清脂聯(lián)素水平，血清脂聯(lián)素被認(rèn)為是具有抑癌作用的生物標(biāo)記物。

　　益生菌LCZ干預(yù)顯著增加了血清骨鈣素水平，血清骨鈣素被認(rèn)為是抵抗慢性炎癥的潛在生物標(biāo)記物。

　　益生菌LCZ降低結(jié)腸癌發(fā)生的嚴(yán)重程度

　　益生菌LCZ攝入顯著減少了腸道上皮的異常增殖，降低了腸道腫瘤病理學(xué)分級(jí)，并延緩腫瘤的形成和癌癥的嚴(yán)重程度。

　　益生菌LCZ從屬水平調(diào)節(jié)腸道菌群預(yù)防結(jié)腸癌

　　益生菌LCZ干預(yù)能夠降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)細(xì)菌Helicobacter和Dorea的豐度（p＜0.05）。

　　益生菌干預(yù)增加了乳桿菌屬細(xì)菌的數(shù)量和擬桿菌門(mén)中Allprevotella和Odoribacter數(shù)量，這些菌種功能未知；

　　以往研究表明O.valericigenes在健康人中比IBD人群中豐富度高。

　　益生菌LCZ調(diào)節(jié)短鏈脂肪酸水平預(yù)防結(jié)腸癌

　　結(jié)腸癌小鼠短鏈脂肪酸水平乙酸，丁酸等顯著降低。益生菌LCZ干預(yù)顯著增加了盲腸丁酸的含量；短鏈脂肪酸的增加可以降低腸道炎癥水平，而且具有累加效應(yīng)。

　　益生菌LCZ預(yù)防結(jié)腸癌可能的機(jī)理

　　益生菌的調(diào)節(jié)機(jī)制較為復(fù)雜，調(diào)節(jié)菌群后直接影響了場(chǎng)地丁酸的產(chǎn)生，丁酸進(jìn)而激活了TGF-β/CLIC4信號(hào)通路，還影響了氯離子的濃度，激活了CLCN3/NF-κB通路，這兩個(gè)可以產(chǎn)生抗炎作用，此外還影響了腸道緊密連接蛋白Claudin15的表達(dá)，保持了腸上皮黏膜的完整性，減少了腸道細(xì)胞的異常增殖，這些都是預(yù)防結(jié)腸癌作用的分子機(jī)制。

　　基于宏基因組學(xué)對(duì)益生菌在動(dòng)物健康的研究

　　對(duì)飼喂抗生素，飼喂益生菌以及對(duì)照三組肉雞腸道菌群宏基因組學(xué)分析結(jié)果顯示。飼喂益生乳酸菌組雞腸道成熟度提前50°，降低料肉比，提高飼料轉(zhuǎn)化率；促進(jìn)腸道菌群的成熟是益生菌作用的機(jī)制，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，免疫，生長(zhǎng)性能。

　　基于宏基因組學(xué)對(duì)益生菌、奶牛腸道菌群及乳房炎關(guān)系的研究顯示奶牛乳房炎不是由于單一病原菌的感染導(dǎo)致的，而是由于腸道菌群的不平衡所致，益生菌通過(guò)平衡腸道菌群達(dá)到預(yù)防和治療乳房炎的效果。

　　目前，LCZ以廣泛應(yīng)用于乳業(yè)，畜牧業(yè)和醫(yī)療業(yè)，小編相信，不久的將來(lái)它的應(yīng)用將更加廣泛，也將為人類(lèi)帶來(lái)更多好處~