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1899年，Tisser首先由母乳营养儿的粪便中分离一种厌氧的革兰阳性杆菌，菌体轻度弯曲，末端常见分叉，故名双歧杆菌。在20世纪初，曾试图用双歧杆菌肉汤培养物移植到数量较少的婴儿肠道中，用以提高婴儿对肠道疾病的抵抗力。20世纪50年代后，多次国际会议讨论双歧杆菌对机体的有益作用，对其生理意义的认识不断深入，在用于预防和治疗微生态失调及某些疾病中取得了一定成绩，双歧杆菌引起国际上广泛关注。20世纪60年代后，我国开始了这一领域的研究，试图利用双歧杆菌等微生态制剂达到有病治病、未病防病、无病保健三重效应，展现出了可喜前景。
1 生物学性状
双歧杆菌（Bifidobacterium）为G+菌，不形成芽孢和荚膜，也无动力，抗酸染色阴性。菌体略弯曲，末端呈分叉状。多形性是本菌属的一个重要特征，形状多样性的呈现可能 由某些碳酸盐所诱发，或与缺乏氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、醋酸钠以及N-乙酰氨基糖有关。一般认为多形性是细菌对环境不太适应的结果。
该菌为厌氧菌，但不同菌种对氧的敏感性有差异，某些菌种当有CO2存在时，对氧可以耐受。最适生长温度为37℃～41℃，初代培养最适PH为6.5～7.0。在TPY琼脂培养基上形成表面光滑、凸起，边缘整齐、质地柔软的菌落，呈奶油色或瓷白色。在液体培养基中混浊生长，管底有小块状沉淀物。
不同种类的双歧杆菌对糖的发酵能力不同，产酸不产气。触酶试验多为阳性，多数能分解尿素，不产生靛基质和硫化氢。无内、外毒素。
双歧杆菌一般对卡那霉素、新霉素、链霉素、多粘菌素、庆大霉素、灭滴灵等耐受。对夹竹桃霉素、林可霉素、万古霉素、青霉素G、氨苄青霉素、红霉素、呋喃坦啶敏感。
双歧杆菌属于丙酸杆菌科，共有11个种、30个亚种和型，如分叉双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春长双歧杆菌、婴儿双歧杆菌等。
双歧杆菌具有多种生理功能，是目前公认的益生菌，只有齿双歧杆菌与龃齿形成和牙周炎有关，但其致病作用仍不明确［1，2］。
2 定植
定植是在一定的生活区域内的正常菌群与宿主在长期进化过程中所形成的一种共生关系。
新出生儿生后数小时，双歧杆菌即可在肠道中定植，此后终生相伴。新生儿胎粪是无菌的，出生后数小时可检出肠道杆菌、细球菌、链球菌，其数量不断增加，24h大肠杆菌占优势。出生第2天可检出少量双歧杆菌，但增长十分迅速，第4～5天开始占优势，此时最先出现的肠道杆菌等数量逐渐下降，于第6～8天则建立了以双歧杆菌占绝对优势的菌群，在母乳营养儿的粪便中，双歧杆菌占细菌总数的98％。关于双歧杆菌在婴儿肠道中出现的时间，何时成为优势菌群，不同学者的报道稍有出入，但总的规律是一致的。即最先出现并强烈繁殖的是兼性厌氧菌，双歧杆菌的检出是在兼性厌氧菌之后。随着双歧杆菌数量逐渐上升，兼性厌氧菌逐渐减少，直至双歧杆菌占绝对优势。肠道正常菌群各成员之间，此起彼伏的演替现象与菌群间相互依赖和相互制约有关，兼性厌氧菌对专性厌氧菌的生存是不可缺少的，兼性厌氧菌在有氧条件下可以增殖，并消耗肠腔内的氧，形成厌氧条件，有利厌氧菌生长。专性厌氧菌特别是双歧杆菌发酵产生大量醋酸和乳酸，而母乳的缓冲能力较弱，肠道pH迅速下降，在出生后第7天时母乳营养儿粪便pH为5.1，从而兼性厌氧菌受到抑制。双歧杆菌借助其表面的磷壁酸牢固粘附于肠黏膜上皮细胞，并在那里定植增殖。
此外，母乳喂养与肠道菌群的演替有关。母乳中含有SIgA，相当于自然被动免疫制品，在抑制肠道杆菌的增殖、促进双歧杆菌繁殖方面具有重要作用。当用加热灭菌的母乳和未加热灭菌的母乳分别喂养两组新生儿时，前者肠道杆菌的数量比后者高。人乳中含有促进双歧杆菌生长的因子，即所谓双歧杆菌因子，是含有N-乙酰-D-葡萄糖胺的糖类。母乳营养儿、人工营养儿及成人粪便中双歧杆菌数量有差异，母乳营养儿粪便中双歧杆菌的数量比人工营养儿高十倍，成人粪便中的双歧杆菌已不占首位，而是粪便杆菌的数量最多，老年人双歧杆菌的数量明显减少。
婴儿肠道中的双歧杆菌来源于母亲的阴道，自该处可分离出分叉双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、短双歧杆菌，从而提示分娩时新生儿自阴道染菌的可能性。分娩时也可能由母亲的粪便直接污染，或生后由母体其他部位，如乳房部位皮肤获得该菌，或由护理人员由一个婴儿传递给另一婴儿而传播。一般认为是经口进入婴幼儿肠道［1］。
3 生理作用
在肠道众多的细菌中，数量最大的当属双歧杆菌，它是既不产生内、外毒素，也不产生致病物质和有害气体的益生菌。机体为双歧杆菌的定植提供了诸多有利条件，而双歧杆菌在肠道中成为优势菌群，这对维护机体的健康具有重要意义。
3．1 屏障作用 双歧杆菌通过磷壁酸与肠黏膜上皮细胞紧密结合，与其他厌氧菌一起共同占据肠黏膜表面，形成生物屏障，构成肠道的定植抗力，阻止致病菌、条件致病菌的定植和入侵。双歧杆菌在维持正常的肠蠕动方面也有重要作用，正常肠蠕动是阻止和排除致病菌在肠道中定植的一个重要手段。无菌动物肠道蠕动、运送和排空能力均较弱，而普通动物肠道中，由于双歧杆菌等专性厌氧菌产酸，肠腔内处于酸性环境，EH较低，具有调节肠蠕动、维护生理功能的作用。
试管内实验证实双歧杆菌对志贺菌、沙门菌、埃希菌、产气荚膜梭菌、铜绿假单胞菌、葡萄球菌和白假丝酵母菌具有拮抗作用，其机制主要是双歧杆菌发酵糖产生大量醋酸或乳酸，降低pH和EH，抑制致病菌生长。此外，双歧杆菌还产生细胞外糖苷酶，可以降解黏膜上皮细胞的复杂多糖，其是致病菌的受体，也是结合细菌毒素的受体，所以通过糖苷酶的作用可以阻止潜在致病菌及其毒素对肠黏膜上皮细胞的粘附。
新生儿早期肠道细菌移位现象具有普遍性和一过性，与新生儿肠道微生态平衡的建立、肠黏膜发育状况及免疫功能密切关系。Duffy等发现添加双歧杆菌制剂的乳鼠不发生细菌移位，Locascio等也证明口服双歧杆菌制剂的新生鼠，其细菌移位率明显下降，表明双歧杆菌等正常菌群具有生物屏障作用，抑制细菌移位现象的发生，降低新生儿早期感染性疾病的发生率和死亡率。建议对早产儿、剖宫产儿母乳不足或人工喂养儿，生后可适量口服活菌制剂，帮助其肠道菌群平衡的建立，发挥屏障作用［3］。
3．2 营养作用 双歧杆菌可以合成多种维生素，如硫胺素、尼克酸、吡哆醇、泛酸、叶酸、维生素B12等。当肠道菌群失调时，明显表现出维生素缺乏，证实双歧杆菌的正常菌群为机体提供维生素的重要意义。双歧杆菌对某些营养物的吸收具有促进作用，因该菌和其他厌氧菌产生的酸使环境中的pH和EH下降，从而有利于二价铁、维生素D及钙的吸收。
通过对无菌小鼠和普通小鼠的比较，表明无菌小鼠的小肠重量比普通动物的轻、小肠黏膜表面积小30%，细胞的有丝分裂指数减少1倍。与普通小鼠相比，无菌小鼠大肠的绒毛较短、数量较少。普通动物肠道上皮细胞的繁殖较快，上皮的更新周期为2天，而无菌动物是4天。可以认为肠道菌群对于保持黏膜是必需的，也是肠道黏膜酶活性和肠道功能的一个重要调节因子［5］。
3．3 抗肿瘤作用 将大肠埃希菌、粪链球菌及副腐败梭菌接种无菌小鼠，致使100%的小鼠发生肝肿瘤。若将上述菌株与长双歧杆菌一起给予无菌小鼠后，则使肝肿瘤发生率由100%下降到46%。该实验表明，肠道内某些细菌可以产生致癌因子，而另外一些细菌如双歧杆菌可能具有清除这些致癌因子的作用。康白（1987）报道青春双歧杆菌DM8504对小鼠H22肿瘤有抑制作用，对小鼠艾氏腹水癌有抗癌活性。将H22癌细胞接种小鼠，于2天后经尾静脉注射一定量青春双歧杆菌DM8504活菌，每天1次，连续5天，对照组注射生理盐水。自接种癌细胞后10天处死，测平均肿瘤重量，实验组与对照组差异有非常显著性。Sekine证实，加热杀死的婴儿双歧杆菌的细胞壁具有抗肿瘤活性，作用的强弱与细胞的完整性有关。抗肿瘤的机制是细胞通过激活吞噬细胞的吞噬活性，而不具有直接的细胞毒作用。
3．4 免疫作用 利用青春双歧杆菌DM8504菌液（30亿/ml）给小鼠注射，每天1次，连续3天，为实验组。以同样方法注射灭活的大肠埃希菌液（30亿/ml）作为对照组。免疫后5天测定吞噬细胞对鸡红细胞的吞噬率、吞噬指数和脾脏指数。结果表明，双歧杆菌活性对巨噬细胞有明显的激活作用。此外，通过无菌动物和正常动物的比较，无菌动物的淋巴结和免疫细胞的发育数量均低于正常动物，从而间接表明，双歧杆菌等正常菌群的定植相当于自然自动免疫，有助于免疫系统的发育。
有些学者利用长双歧杆菌TTF活菌、菌体破碎物和发酵上清液3种处理物进行动物实验，以小鼠免疫器官指数、炭粒廓清实验、足趾增厚法和绵羊红细胞免疫法等为测定指标。结果表明，双歧杆菌无论是活菌、菌体破碎物还是发酵上清液均具有增强免疫功能的作用，对免疫功能低下小鼠模型（IDMM）的非特异性免疫功能的影响普遍大于对小鼠的细胞免疫和体液免疫的影响。用3种双歧杆菌处理物的3种剂量分别进行试验的结果，不会影响正常小鼠的免疫功能，对健康小鼠也无急性毒性［4］。
3．5 控制内毒素血症的作用 发现小白鼠因放射线引起肠道菌群失调，表现为双歧杆菌减少、肠道杆菌等增加，并从被照射的动物和组织中检出了脂多糖。内毒素血症的形成是由于膜菌群的双歧杆菌的减少，导致肠道杆菌在肠黏膜大量定植、增生释放内毒素入血。有人以大肠埃希菌、肺炎克氏菌、铜绿假单胞菌和变形杆菌的混合菌液灌服大白鼠。通过鲎试验证明已诱发内毒素血症。再用双歧杆菌DM8504活菌液灌胃治疗后，鲎试验为阴性，双歧杆菌数量增加，肠道革兰阴性杆菌也降到正常水平。而未经过治疗动物的鲎试验仍为阳性。
3．6 延缓衰老作用 有关抗衰老学说众多，比较公认的有十几种，其中自身中毒学说、自由基学说、免疫与衰老相关学说等均与肠道微生态环境有关。大肠中毒学说认为肠道内发酵后食物残渣及腐败菌可产生胺类、硫化氢、吲哚等有毒物质与毒素，这些物质对器官、组织及神经细胞造成损害可引起功能障碍，导致衰老。而肠道内双歧杆菌通过其屏障与清扫作用，可减少有毒物质与毒素的产生与吸收，有利于脏器功能的正常发挥及延缓衰老的过程。动物实验证明，双歧杆菌可使老龄的大、小鼠体内的过氧化脂质（LPO）下降，使清除氧自由基的（SOD）及过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶升高，从而减少了自由基对机体造成的损害，延缓了衰老。有人认为人体内免疫系统的衰老是生命老化的重要标志。研究结果表明，双歧杆菌明显地提高小鼠的胸腺与脾脏指数，激活和促进细胞免疫功能，免受致病菌的侵袭与损害。
1993年，国内专家对巴马地区进行调研，对29份88～109岁长寿老人的粪便进行细菌学检查，双歧杆菌占厌氧菌的53%～87%，而普通地区的正常青年人双歧杆菌才有40%左右。日本研究结果表明增加双歧杆菌可使小鼠寿命延长7周（小鼠寿命为2年）。
双歧杆菌不仅抑制致病菌的生长，阻止它们的入侵和定植，维持肠道菌群平衡，而且还具有清除肠道内腐败物质与毒素，促进铁、钙及其他营养物质的吸收，增强免疫功能，防癌、抗衰老等诸多医疗保健作用。由于人们认识到了双歧杆菌对人体的无害性和生理意义，以双歧杆菌活菌制剂为代表的微生态制剂也就应运而生。微生态制剂原仅特指活菌制剂，后又发现能够使体内双歧杆菌增生的某些物质也被列入微生态制剂，称双歧因子，开辟了一条发展趋势。所以微生态制剂应定义为：以微生态理论为指导，利用对宿主无害的、活的正常微生物成员或其促生物质制成，达到调整微生态平衡的制剂。目前，微生态制剂还不仅仅用于人类的医用，而且还是广泛用于食品、饮料、化妆品及畜禽、水产、动物的防病与治病、饲料添加剂以及植物的增长素等，微生态制剂的前景无限广阔。微生物资源亟待开发造福人类。
【参考文献】
1 杨景云医学微生态学（1）佳木斯：佳木斯医学院出版社，1991，184-193
2 周正任医学微生物学（6）北京：人民卫生出版社，2003，189-192.
3 张琳,梁庆红,段恕城.新生儿早期肠道细菌移位现象剖析.临床儿科杂志，2006，24（4）：333-334.
4 李平兰,马长伟,王志杰,等.长双歧杆菌TTF菌株增强机体免疫活性研究.微生物学通报，2006,33（2）：1-5.
5 杨景云.肠道菌群与健康.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1990，69-72
作者单位： 101300 北京，首都医科大学燕京医学院病原生物学教研室
(编辑：余 强)