益生菌與免疫調(diào)節(jié)張明振

1、益生菌與免疫調(diào)節(jié),生物工程張明振,開 篇 引 言,隨著生物科學的發(fā)展，益生菌的應用越來越廣泛。其促進健康和對傳染病及腸道失常的預防和治療作用也被人們所認識。此外，越來越多的臨床試驗和體外研究均表明：益生菌在治療腹瀉，刺激免疫，增強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、當前研究進展與前景方向,,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、是指機體免疫系統(tǒng)識別自身與異己物質，并通過免疫應答排除抗原性異物，以維持機體生理平衡的功能。免疫是人體的一種生理功能，人體依靠這種功能識別“自己”和“非己”成分，從而破壞和排斥進入人體的抗原物質，或人體本身所產(chǎn)生的損傷細胞和腫瘤細胞等，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， 人類通過遺傳（即在長期自然進化中逐漸建立起來）而 來的天然防御功能。 特點：

3、人人都有，生來就有。 作用：對多種病原體都有一定的防御能力。 即無特異性。,人類在出生后生活過程中受到病原體作用，通 過與病原體的斗爭而獲得的一種免疫力。特異性免疫又分為體液免疫和細胞免疫。特點：不是人人都有，只是與該病原體斗爭的人才能獲得。作用：對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、機制,4、由益生菌引起機體的特異性免疫和非特異性免疫,1、消化道菌群對免疫功能的影響,2、益生菌細胞組分的免疫調(diào)節(jié)作用,新生動物出生時腸道是無菌的, 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、外來菌和病原菌。,益生菌能夠通過產(chǎn)生有機酸降低腸道pH, 營養(yǎng)競爭、占位、產(chǎn)生細菌素等方式抑制病原菌的生長, 維持腸道固有菌群, 保持腸道內(nèi)菌群平衡。從而進一步調(diào)節(jié)機體的

5、免疫功能。,,固有菌和腸黏膜在腸道內(nèi)共同構成一道保護屏障, 阻止細菌、病毒和食物抗原入侵。固有菌可以促進腸黏膜內(nèi)免疫器官的發(fā)育成熟。,1、消化道菌群對免疫功能的影響,2、益生菌細胞組分的免疫調(diào)節(jié)作用,益生菌大部分是非病原性革蘭氏陽性菌, 其細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胞、內(nèi)皮細胞、光滑肌肉細胞、中性粒細胞等免疫細胞。被活化的巨噬細胞可釋放腫

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毒性,目前研究還比較少?？梢越?jīng)過開發(fā)作為免疫刺激劑。相關研究發(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、白細胞的陽離子肽、β內(nèi)酰胺等誘導下, 可以非特異性地連接到靶細胞的膜磷脂或特異性地連接到CD14和TLR2。LTA結合分泌性CD14后可以抑制腸道革蘭氏陰性病原菌的脂多糖對腸

7、道上皮細胞的作用, 從而控制其引起的炎癥反應。,3、益生菌免疫調(diào)節(jié)具體途徑機制,M細胞( MC)與上皮組織相連的膜細胞、上皮細胞( EC) 和并指樹突狀細胞( DC) 處理益生菌后以不同種的內(nèi)化方式進入小腸內(nèi)腔。 益生菌與上皮細胞相互作用后, 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胞( APC) 、巨噬細胞和( 或) 樹突狀細胞相互作用, 益生菌與上皮細胞相互作用誘導IL-6的釋放。,IL-6能夠促

8、進產(chǎn)生IgA的B淋巴細胞的克隆擴張, 增加產(chǎn)生IgA的B淋巴細胞的數(shù)量和通過這些細胞進入腸道固有膜中原漿細胞。IL-6與IL-4和TGF-β( 本實驗為測定) 結合能夠誘導胸腺依賴性B細胞表面抗原從IgM轉變?yōu)镮gA,通過這種方式增加腸道固有膜分泌IgA的B細胞的數(shù)量。,巨噬細胞和樹突狀細胞吞噬益生菌或片段,從而誘導細胞因子如TNF-α和IFN-γ的產(chǎn)生,增強上皮細胞的興奮和免疫相關細胞之間的相互干擾。還刺激肥大細胞產(chǎn)生IL-4。其他細

9、胞因子如IL-6和IL-10也被刺激產(chǎn)生來增強細胞因子網(wǎng)絡, 攝入的細菌或片段也可通過吞噬作用清除。,益生菌與黏膜淋巴結免疫細胞相互作用后誘導系統(tǒng)免疫反應。在黏膜淋巴結中, 益生菌或片段被M細胞或通過細胞旁路穿過濾泡相關黏膜淋巴結上皮細胞。 穿越后, 細菌或其片段與巨噬細胞和樹突狀細胞相互作用, 這些細胞被激活從而產(chǎn)生細胞因子。結果, 細菌在該位置刺激免疫細胞產(chǎn)生免疫反應、促進細胞因子的產(chǎn)生,B細胞表面抗原從IgM轉化為I

10、gA。 免疫細胞產(chǎn)生的IL-10、IL-6、IL-4、和TGF-β能夠促進胸腺依賴細胞, 通過益生菌刺激能夠誘導IgA循環(huán), 增加腸道遠端黏膜處IgA分泌細胞的數(shù)量。IgA分泌細胞移到腸系膜淋巴結后傳過胸導管到達循環(huán)系統(tǒng),到達支氣管和乳腺。益生菌刺激黏膜淋巴結釋放細胞因子作為復雜網(wǎng)路信號的生物學信使刺激系統(tǒng)免疫應答。,4、由益生菌引起機體的特異性免疫和非特異性免疫,4、1益生菌對非特異性免疫功能的調(diào)節(jié),增強腸道黏膜屏障：

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

12、分泌sIgA細胞增殖, 從而使得sIgA水平上升。,Perdigon等1995年報道, 口服嗜酸乳桿菌和干酪乳桿菌可以劑量依賴性地促進小腸sIgA產(chǎn)生和sIgA分泌細胞的增殖。在沙門氏菌感染時, 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細胞分泌IgA進入循環(huán)系統(tǒng)而增加了血清IgA濃度。,4、2益生菌對特異性免疫功能的調(diào)節(jié),4.2.2益生菌對細胞免疫的影響,4、2益生菌對特異性免疫功能的調(diào)節(jié),益生菌對機體

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

14、 Zhang對改善大鼠II型糖尿病免疫平衡作用,試驗通過對大鼠體重、空腹血糖、餐后2h血糖、葡萄糖耐量和細胞因子TNF-α、IFN-γ、IL-10的水平以及肝臟T-BET和GATA-3的基因表達水平的檢測,評價益生菌對II型糖尿病的預防與治療作用。,選用8周齡SD雄性大鼠,分為正常對照組、預防組、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,建立II型糖尿病大鼠模型。其中,

15、預防組自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,測定各項指標。,結果表明,提前飼喂Z. caw/Zhang 3周可以預防大鼠II型糖尿病的形成。雖然L. casei Zhang對治療組血糖水平無顯著改善作用,但其促進了 II型糖尿病大鼠Thl/Th2免疫平衡及炎癥改善作用

16、。,4.當前研究進展與前景方向,動物機體的免疫狀況直接影響動物的生產(chǎn)性能。益生菌等通過刺激和調(diào)節(jié)動物免疫系統(tǒng),促進免疫功能成熟,提高機體的免疫防御機能,在生產(chǎn)上取得了良好的效果。隨著免疫學研究的深人,人們將對益生菌免疫機理將有更深刻的理解,逐漸將重點由特異性免疫擴展到非特異性免疫。,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動物的免疫防御系統(tǒng)都有促進作用,只是一部分起到免疫調(diào)節(jié)作用,而且在實際生產(chǎn)中影響益生菌使用效果的因