1、益生菌与免疫调节,生物工程张明振,开 篇 引 言,随着生物科学的发展，益生菌的应用越来越广泛。其促进健康和对传染病及肠道失常的预防和治疗作用也被人们所认识。此外，越来越多的临床试验和体外研究均表明：益生菌在治疗腹泻，刺激免疫，增强肠道屏障和缓解肠道炎症等方面有重要作用。,一、免疫的种类和原理,二、益生菌免疫调节作用,三、举例：益生菌与免疫调节,四、当前研究进展与前景方向,主讲内容,一、免疫调节的种类和原理,1.何为免疫？,免疫是指机体免疫系统识别自身与异己物质，并通过免疫应答排除抗原性异物，以维持机体生理平衡的功能。免疫是人体的一种生理功能，人体依靠这种功能识别“自己”和“非己”成分，从而破坏
2、和排斥进入人体的抗原物质，或人体本身所产生的损伤细胞和肿瘤细胞等，以维持人体的健康。,二.免疫的类型,免疫分为非特异性免疫和特异性免疫（1）非特异性免疫：先天性免疫， 人类通过遗传（即在长期自然进化中逐渐建立起来）而 来的天然防御功能。 特点：人人都有，生来就有。 作用：对多种病原体都有一定的防御能力。 即无特异性。,人类在出生后生活过程中受到病原体作用，通 过与病原体的斗争而获得的一种免疫力。特异性免疫又分为体液免疫和细胞免疫。特点：不是人人都有，只是与该病原体斗争的人才能获得。作用：对某一特定病原体或异物起作用。,（2）特异性免疫,体液免疫和细胞免疫,3.免疫系统的组成,二、益生菌免疫调节
3、作用,3、益生菌免疫调节具体途径机制,4、由益生菌引起机体的特异性免疫和非特异性免疫,1、消化道菌群对免疫功能的影响,2、益生菌细胞组分的免疫调节作用,新生动物出生时肠道是无菌的, 出生后消化道菌群逐渐建立。消化道菌群的建立受母体肠道微生物组成、接触环境和食用食物组成的影响, 通常可分为三类:固有菌、外来菌和病原菌。,益生菌能够通过产生有机酸降低肠道pH, 营养竞争、占位、产生细菌素等方式抑制病原菌的生长, 维持肠道固有菌群, 保持肠道内菌群平衡。从而进一步调节机体的免疫功能。,固有菌和肠黏膜在肠道内共同构成一道保护屏障, 阻止细菌、病毒和食物抗原入侵。固有菌可以促进肠黏膜内免疫器官的发育成熟
4、。,1、消化道菌群对免疫功能的影响,2、益生菌细胞组分的免疫调节作用,益生菌大部分是非病原性革兰氏阳性菌, 其细胞壁主要组分为肽聚糖( PG)、多糖( PS) 和脂磷壁酸( LTA), 它们都有免疫刺激特性。,PG能直接活化宿主的巨噬细胞、内皮细胞、光滑肌肉细胞、中性粒细胞等免疫细胞。被活化的巨噬细胞可释放肿瘤坏死因子（TNF-）、白介素（IL-1、IL-6、IL-8、IL-12）以及蛋白酶如弹性蛋白酶和组织蛋白酶等。,PG在某些情况下具有一定的生物学毒性,目前研究还比较少。可以经过开发作为免疫刺激剂。相关研究发现其也具有一定的抗肿瘤活性。,LTA在溶菌酶的溶菌作用、白细胞的阳离子肽、内酰胺等
5、诱导下, 可以非特异性地连接到靶细胞的膜磷脂或特异性地连接到CD14和TLR2。LTA结合分泌性CD14后可以抑制肠道革兰氏阴性病原菌的脂多糖对肠道上皮细胞的作用, 从而控制其引起的炎症反应。,3、益生菌免疫调节具体途径机制,M细胞( MC)与上皮组织相连的膜细胞、上皮细胞( EC) 和并指树突状细胞( DC) 处理益生菌后以不同种的内化方式进入小肠内腔。 益生菌与上皮细胞相互作用后, 菌体或片段被内化, 首先与消化道固有膜中的抗原呈递细胞( APC) 、巨噬细胞和( 或) 树突状细胞相互作用, 益生菌与上皮细胞相互作用诱导IL-6的释放。,IL-6能够促进产生IgA的B淋巴细胞的克隆扩张,
6、增加产生IgA的B淋巴细胞的数量和通过这些细胞进入肠道固有膜中原浆细胞。IL-6与IL-4和TGF-( 本实验为测定) 结合能够诱导胸腺依赖性B细胞表面抗原从IgM转变为IgA,通过这种方式增加肠道固有膜分泌IgA的B细胞的数量。,巨噬细胞和树突状细胞吞噬益生菌或片段,从而诱导细胞因子如TNF-和IFN-的产生,增强上皮细胞的兴奋和免疫相关细胞之间的相互干扰。还刺激肥大细胞产生IL-4。其他细胞因子如IL-6和IL-10也被刺激产生来增强细胞因子网络, 摄入的细菌或片段也可通过吞噬作用清除。,益生菌与黏膜淋巴结免疫细胞相互作用后诱导系统免疫反应。在黏膜淋巴结中, 益生菌或片段被M细胞或通过细胞
7、旁路穿过滤泡相关黏膜淋巴结上皮细胞。 穿越后, 细菌或其片段与巨噬细胞和树突状细胞相互作用, 这些细胞被激活从而产生细胞因子。结果, 细菌在该位置刺激免疫细胞产生免疫反应、促进细胞因子的产生,B细胞表面抗原从IgM转化为IgA。 免疫细胞产生的IL-10、IL-6、IL-4、和TGF-能够促进胸腺依赖细胞, 通过益生菌刺激能够诱导IgA循环, 增加肠道远端黏膜处IgA分泌细胞的数量。IgA分泌细胞移到肠系膜淋巴结后传过胸导管到达循环系统,到达支气管和乳腺。益生菌刺激黏膜淋巴结释放细胞因子作为复杂网路信号的生物学信使刺激系统免疫应答。,4、由益生菌引起机体的特异性免疫和非特异性免疫,4、1益生菌
8、对非特异性免疫功能的调节,增强肠道黏膜屏障： 益生菌不仅能刺激肠道内固有菌的生长,而且还能通过多种途径抑制致病菌的生长、黏附和侵袭,使失调的菌群正常化,从而增强肠道的生物屏障功能。同时益生菌能与有害菌争抢营养，抑制其生长。,增强免疫细胞活性 吞噬细胞包括各种巨噬细胞、单核细胞等。每天摄入少量益生菌能增强巨噬细胞的作用效果及其他的非特异性免疫反应。,4、2益生菌对特异性免疫功能的调节,4.2.1益生菌对体液免疫的影响,大量研究表明益生菌能够刺激人类和啮齿动物分泌sIgA细胞增殖, 从而使得sIgA水平上升。,Perdigon等1995年报道, 口服嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌可以剂量依赖性地促进小肠s
9、IgA产生和sIgA分泌细胞的增殖。在沙门氏菌感染时, 饲喂酸奶酪的小鼠血清中IgA浓度显著高于饲喂牛奶的小鼠, 主要是由于肠道B细胞分泌IgA进入循环系统而增加了血清IgA浓度。,4、2益生菌对特异性免疫功能的调节,4.2.2益生菌对细胞免疫的影响,4、2益生菌对特异性免疫功能的调节,益生菌对机体细胞免疫的影响, 主要包括激活巨噬细胞、B淋巴细胞和NK细胞, 促进白介素( IL)和干扰素( IFN)等细胞因子的产生。,乳酸菌能够通过刺激或抑制Th1型T细胞介导的免疫反应来调节免疫反应, 如干酪乳杆菌能够促进Th1型细胞因子IL-12、IFN-和TNF-的生成。IL-12能够诱导NK和T细胞分
10、泌IFN-,促进前体T细胞转化为功能性Th1型T细胞来调节机体粘膜和系统免疫。,4、2益生菌对特异性免疫功能的调节,3.生菌casei Zhang对改善大鼠II型糖尿病免疫平衡作用,试验通过对大鼠体重、空腹血糖、餐后2h血糖、葡萄糖耐量和细胞因子TNF-、IFN-、IL-10的水平以及肝脏T-BET和GATA-3的基因表达水平的检测,评价益生菌对II型糖尿病的预防与治疗作用。,选用8周龄SD雄性大鼠,分为正常对照组、预防组、模型组和治疗组,除正常组外其余各组均饲喂高脂饲料两周后,以40mg/kg (体重)链脲佐菌素(STZ)诱导,建立II型糖尿病大鼠模型。其中,预防组自STZ造模前灌胃Z.ow
11、e/Zhang 4xl09cfu/d只,持续3周。STZ造模后,预防组和治疗组灌胃L. casei Zhang 4x109cfu/d只,各组均饲喂普通饲料,持续8周。第12周处死大鼠,测定各项指标。,结果表明,提前饲喂Z. caw/Zhang 3周可以预防大鼠II型糖尿病的形成。虽然L. casei Zhang对治疗组血糖水平无显著改善作用,但其促进了 II型糖尿病大鼠Thl/Th2免疫平衡及炎症改善作用。,4.当前研究进展与前景方向,动物机体的免疫状况直接影响动物的生产性能。益生菌等通过刺激和调节动物免疫系统,促进免疫功能成熟,提高机体的免疫防御机能,在生产上取得了良好的效果。随着免疫学研究的深人,人们将对益生菌免疫机理将有更深刻的理解,逐渐将重点由特异性免疫扩展到非特异性免疫。,尽管益生菌有较好的免 疫调节作用,但并不是所有的正常菌群对动物的免疫防御系统都有促进作用,只是一部分起到免疫调节作用,而且在实际生产中影响益生菌使用效果的因素 也很多。因此,需要进一 步研究各种益生菌的 免疫作用机制,筛选更安全、稳定和活性高的益生菌,确定益生菌最佳使用对象、阶段、配比和方法,这对于益生菌的开发具有重要的意义。,谢 谢！,
