益生菌與免疫調(diào)節(jié)

1、益生菌與免疫調(diào)節(jié),生物工程張明振,開(kāi) 篇 引 言,隨著生物科學(xué)的發(fā)展，益生菌的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其促進(jìn)健康和對(duì)傳染病及腸道失常的預(yù)防和治療作用也被人們所認(rèn)識(shí)。此外，越來(lái)越多的臨床試驗(yàn)和體外研究均表明：益生菌在治療腹瀉，刺激免疫，增強(qiáng)腸道屏障和緩解腸道炎癥等方面有重要作用。,一、免疫的種類和原理,,二、益生菌免疫調(diào)節(jié)作用,,三、舉例：益生菌與免疫調(diào)節(jié),,四、當(dāng)前研究進(jìn)展與前景方向,,主講內(nèi)容,一、免疫調(diào)節(jié)的種類和原理,1.何為免疫？,免疫

2、是指機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別自身與異己物質(zhì)，并通過(guò)免疫應(yīng)答排除抗原性異物，以維持機(jī)體生理平衡的功能。免疫是人體的一種生理功能，人體依靠這種功能識(shí)別“自己”和“非己”成分，從而破壞和排斥進(jìn)入人體的抗原物質(zhì)，或人體本身所產(chǎn)生的損傷細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞等，以維持人體的健康。,二.免疫的類型,免疫分為非特異性免疫和特異性免疫（1）非特異性免疫：先天性免疫， 人類通過(guò)遺傳（即在長(zhǎng)期自然進(jìn)化中逐漸建立起來(lái)）而 來(lái)的天然防御功能。 特點(diǎn)：

3、人人都有，生來(lái)就有。 作用：對(duì)多種病原體都有一定的防御能力。 即無(wú)特異性。,人類在出生后生活過(guò)程中受到病原體作用，通 過(guò)與病原體的斗爭(zhēng)而獲得的一種免疫力。特異性免疫又分為體液免疫和細(xì)胞免疫。特點(diǎn)：不是人人都有，只是與該病原體斗爭(zhēng)的人才能獲得。作用：對(duì)某一特定病原體或異物起作用。,（2）特異性免疫,體液免疫和細(xì)胞免疫,3.免疫系統(tǒng)的組成,二、益生菌免疫調(diào)節(jié)作用,3、益生菌免疫調(diào)節(jié)具體途徑

4、機(jī)制,4、由益生菌引起機(jī)體的特異性免疫和非特異性免疫,1、消化道菌群對(duì)免疫功能的影響,2、益生菌細(xì)胞組分的免疫調(diào)節(jié)作用,新生動(dòng)物出生時(shí)腸道是無(wú)菌的, 出生后消化道菌群逐漸建立。消化道菌群的建立受母體腸道微生物組成、接觸環(huán)境和食用食物組成的影響, 通?？煞譃槿?固有菌、外來(lái)菌和病原菌。,益生菌能夠通過(guò)產(chǎn)生有機(jī)酸降低腸道pH, 營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)、占位、產(chǎn)生細(xì)菌素等方式抑制病原菌的生長(zhǎng), 維持腸道固有菌群, 保持腸道內(nèi)菌群平衡。從而進(jìn)一步調(diào)節(jié)機(jī)體的

5、免疫功能。,,固有菌和腸黏膜在腸道內(nèi)共同構(gòu)成一道保護(hù)屏障, 阻止細(xì)菌、病毒和食物抗原入侵。固有菌可以促進(jìn)腸黏膜內(nèi)免疫器官的發(fā)育成熟。,1、消化道菌群對(duì)免疫功能的影響,2、益生菌細(xì)胞組分的免疫調(diào)節(jié)作用,益生菌大部分是非病原性革蘭氏陽(yáng)性菌, 其細(xì)胞壁主要組分為肽聚糖( PG)、多糖( PS) 和脂磷壁酸( LTA), 它們都有免疫刺激特性。,PG能直接活化宿主的巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、光滑肌肉細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞。被活化的巨噬細(xì)胞可釋放腫

6、瘤壞死因子（TNF-α）、白介素（IL-1、IL-6、IL-8、IL-12）以及蛋白酶如彈性蛋白酶和組織蛋白酶等。,PG在某些情況下具有一定的生物學(xué)毒性,目前研究還比較少。可以經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)作為免疫刺激劑。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)其也具有一定的抗腫瘤活性。,LTA在溶菌酶的溶菌作用、白細(xì)胞的陽(yáng)離子肽、β內(nèi)酰胺等誘導(dǎo)下, 可以非特異性地連接到靶細(xì)胞的膜磷脂或特異性地連接到CD14和TLR2。LTA結(jié)合分泌性CD14后可以抑制腸道革蘭氏陰性病原菌的脂多糖對(duì)腸

7、道上皮細(xì)胞的作用, 從而控制其引起的炎癥反應(yīng)。,3、益生菌免疫調(diào)節(jié)具體途徑機(jī)制,M細(xì)胞( MC)與上皮組織相連的膜細(xì)胞、上皮細(xì)胞( EC) 和并指樹(shù)突狀細(xì)胞( DC) 處理益生菌后以不同種的內(nèi)化方式進(jìn)入小腸內(nèi)腔。 益生菌與上皮細(xì)胞相互作用后, 菌體或片段被內(nèi)化, 首先與消化道固有膜中的抗原呈遞細(xì)胞( APC) 、巨噬細(xì)胞和( 或) 樹(shù)突狀細(xì)胞相互作用, 益生菌與上皮細(xì)胞相互作用誘導(dǎo)IL-6的釋放。,IL-6能夠促

8、進(jìn)產(chǎn)生IgA的B淋巴細(xì)胞的克隆擴(kuò)張, 增加產(chǎn)生IgA的B淋巴細(xì)胞的數(shù)量和通過(guò)這些細(xì)胞進(jìn)入腸道固有膜中原漿細(xì)胞。IL-6與IL-4和TGF-β( 本實(shí)驗(yàn)為測(cè)定) 結(jié)合能夠誘導(dǎo)胸腺依賴性B細(xì)胞表面抗原從IgM轉(zhuǎn)變?yōu)镮gA,通過(guò)這種方式增加腸道固有膜分泌IgA的B細(xì)胞的數(shù)量。,巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞吞噬益生菌或片段,從而誘導(dǎo)細(xì)胞因子如TNF-α和IFN-γ的產(chǎn)生,增強(qiáng)上皮細(xì)胞的興奮和免疫相關(guān)細(xì)胞之間的相互干擾。還刺激肥大細(xì)胞產(chǎn)生IL-4。其他細(xì)

9、胞因子如IL-6和IL-10也被刺激產(chǎn)生來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò), 攝入的細(xì)菌或片段也可通過(guò)吞噬作用清除。,益生菌與黏膜淋巴結(jié)免疫細(xì)胞相互作用后誘導(dǎo)系統(tǒng)免疫反應(yīng)。在黏膜淋巴結(jié)中, 益生菌或片段被M細(xì)胞或通過(guò)細(xì)胞旁路穿過(guò)濾泡相關(guān)黏膜淋巴結(jié)上皮細(xì)胞。 穿越后, 細(xì)菌或其片段與巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞相互作用, 這些細(xì)胞被激活從而產(chǎn)生細(xì)胞因子。結(jié)果, 細(xì)菌在該位置刺激免疫細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)、促進(jìn)細(xì)胞因子的產(chǎn)生,B細(xì)胞表面抗原從IgM轉(zhuǎn)化為I

10、gA。 免疫細(xì)胞產(chǎn)生的IL-10、IL-6、IL-4、和TGF-β能夠促進(jìn)胸腺依賴細(xì)胞, 通過(guò)益生菌刺激能夠誘導(dǎo)IgA循環(huán), 增加腸道遠(yuǎn)端黏膜處IgA分泌細(xì)胞的數(shù)量。IgA分泌細(xì)胞移到腸系膜淋巴結(jié)后傳過(guò)胸導(dǎo)管到達(dá)循環(huán)系統(tǒng),到達(dá)支氣管和乳腺。益生菌刺激黏膜淋巴結(jié)釋放細(xì)胞因子作為復(fù)雜網(wǎng)路信號(hào)的生物學(xué)信使刺激系統(tǒng)免疫應(yīng)答。,4、由益生菌引起機(jī)體的特異性免疫和非特異性免疫,4、1益生菌對(duì)非特異性免疫功能的調(diào)節(jié),增強(qiáng)腸道黏膜屏障：

11、 益生菌不僅能刺激腸道內(nèi)固有菌的生長(zhǎng),而且還能通過(guò)多種途徑抑制致病菌的生長(zhǎng)、黏附和侵襲,使失調(diào)的菌群正?；?從而增強(qiáng)腸道的生物屏障功能。同時(shí)益生菌能與有害菌爭(zhēng)搶營(yíng)養(yǎng)，抑制其生長(zhǎng)。,增強(qiáng)免疫細(xì)胞活性 吞噬細(xì)胞包括各種巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞等。每天攝入少量益生菌能增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的作用效果及其他的非特異性免疫反應(yīng)。,4、2益生菌對(duì)特異性免疫功能的調(diào)節(jié),4.2.1益生菌對(duì)體液免疫的影響,大量研究表明益生菌能夠刺激人類和嚙齒動(dòng)物

12、分泌sIgA細(xì)胞增殖, 從而使得sIgA水平上升。,Perdigon等1995年報(bào)道, 口服嗜酸乳桿菌和干酪乳桿菌可以劑量依賴性地促進(jìn)小腸sIgA產(chǎn)生和sIgA分泌細(xì)胞的增殖。在沙門(mén)氏菌感染時(shí), 飼喂酸奶酪的小鼠血清中IgA濃度顯著高于飼喂牛奶的小鼠, 主要是由于腸道B細(xì)胞分泌IgA進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)而增加了血清IgA濃度。,4、2益生菌對(duì)特異性免疫功能的調(diào)節(jié),4.2.2益生菌對(duì)細(xì)胞免疫的影響,4、2益生菌對(duì)特異性免疫功能的調(diào)節(jié),益生菌對(duì)機(jī)體

13、細(xì)胞免疫的影響, 主要包括激活巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞, 促進(jìn)白介素( IL)和干擾素( IFN)等細(xì)胞因子的產(chǎn)生。,乳酸菌能夠通過(guò)刺激或抑制Th1型T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng), 如干酪乳桿菌能夠促進(jìn)Th1型細(xì)胞因子IL-12、IFN-γ和TNF-α的生成。IL-12能夠誘導(dǎo)NK和T細(xì)胞分泌IFN-γ,促進(jìn)前體T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為功能性Th1型T細(xì)胞來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)體粘膜和系統(tǒng)免疫。,4、2益生菌對(duì)特異性免疫功能的調(diào)節(jié),3.生菌casei

14、 Zhang對(duì)改善大鼠II型糖尿病免疫平衡作用,試驗(yàn)通過(guò)對(duì)大鼠體重、空腹血糖、餐后2h血糖、葡萄糖耐量和細(xì)胞因子TNF-α、IFN-γ、IL-10的水平以及肝臟T-BET和GATA-3的基因表達(dá)水平的檢測(cè),評(píng)價(jià)益生菌對(duì)II型糖尿病的預(yù)防與治療作用。,選用8周齡SD雄性大鼠,分為正常對(duì)照組、預(yù)防組、模型組和治療組,除正常組外其余各組均飼喂高脂飼料兩周后,以40mg/kg (體重)鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo),建立II型糖尿病大鼠模型。其中,

15、預(yù)防組自STZ造模前灌胃Z.owe/Zhang 4xl09cfu/d只,持續(xù)3周。STZ造模后,預(yù)防組和治療組灌胃L. casei Zhang 4x109cfu/d只,各組均飼喂普通飼料,持續(xù)8周。第12周處死大鼠,測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。,結(jié)果表明,提前飼喂Z. caw/Zhang 3周可以預(yù)防大鼠II型糖尿病的形成。雖然L. casei Zhang對(duì)治療組血糖水平無(wú)顯著改善作用,但其促進(jìn)了 II型糖尿病大鼠Thl/Th2免疫平衡及炎癥改善作用

16、。,4.當(dāng)前研究進(jìn)展與前景方向,動(dòng)物機(jī)體的免疫狀況直接影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能。益生菌等通過(guò)刺激和調(diào)節(jié)動(dòng)物免疫系統(tǒng),促進(jìn)免疫功能成熟,提高機(jī)體的免疫防御機(jī)能,在生產(chǎn)上取得了良好的效果。隨著免疫學(xué)研究的深人,人們將對(duì)益生菌免疫機(jī)理將有更深刻的理解,逐漸將重點(diǎn)由特異性免疫擴(kuò)展到非特異性免疫。,盡管益生菌有較好的免 疫調(diào)節(jié)作用,但并不是所有的正常菌群對(duì)動(dòng)物的免疫防御系統(tǒng)都有促進(jìn)作用,只是一部分起到免疫調(diào)節(jié)作用,而且在實(shí)際生產(chǎn)中影響益生菌使用效果的因