一、背景及概述
近年來(lái)，抗生素在人和動(dòng)物中的普遍使用甚至是濫用所帶來(lái)的弊端日益彰顯。長(zhǎng)期使用抗生素會(huì)使人和動(dòng)物腸道內(nèi)的正常菌群失調(diào)，影響機(jī)體免疫功能的形成，甚至因長(zhǎng)期濫用抗生素產(chǎn)生了具有多重抗藥性的“超級(jí)細(xì)菌”。因此，尋找抗生素的替代品成為人類未來(lái)生存和發(fā)展的緊迫任務(wù)。益生菌可改善宿主微生態(tài)平衡，抑制病原菌生長(zhǎng)，提高宿主免疫力和健康水平。羅伊氏乳桿菌是目前已報(bào)道的幾乎天然存在于所有脊椎動(dòng)物和哺乳動(dòng)物腸道內(nèi)的乳酸菌。羅伊氏乳桿菌對(duì)腸黏膜具有很強(qiáng)的黏附能力，可改善腸道菌群分布，拮抗有害菌定植，避免罹患腸道疾病；羅伊氏乳桿菌能產(chǎn)生一種被稱為“羅伊氏菌素(Reuterin)”的非蛋白質(zhì)類廣譜抗菌物質(zhì)，能廣泛抑制革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、酵母、真菌和病原蟲等的生長(zhǎng)。羅伊氏乳桿菌益生菌制劑可改善人體機(jī)能，提高免疫力從而促進(jìn)人體健康。我國(guó)衛(wèi)生部于2003年批準(zhǔn)了羅伊氏乳桿菌可作為人類保健品的微生物菌種，且該菌已是國(guó)際上公認(rèn)的新型益生乳酸菌，具有很高的理論研究和生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。對(duì)羅伊氏乳桿菌的研究早在20世紀(jì)80年代就已開(kāi)始，對(duì)其各種益生功能的研究至今仍在繼續(xù)，且新的研究成果層出不窮，使人們對(duì)羅伊氏乳桿菌的益生功能有了更全面的認(rèn)識(shí)。
二、黏附性
細(xì)菌黏附是一個(gè)非常復(fù)雜的細(xì)菌與宿主細(xì)胞相互作用的過(guò)程。細(xì)菌表面的黏附素與宿主細(xì)胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合之后，細(xì)菌便能牢固地黏附于宿主細(xì)胞上，并在該局部組織定居，大量繁殖。而腸道菌群在宿主腸道中的定植就是通過(guò)細(xì)菌的黏附性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，益生菌能否黏附于宿主腸道黏膜細(xì)胞表面形成穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)菌群是發(fā)揮其眾多生理功能的必要前提，而不能黏附于腸道黏膜細(xì)胞的細(xì)菌只能是過(guò)路菌而無(wú)法充分發(fā)揮其生理功能。羅伊氏乳桿菌是人和動(dòng)物胃腸道中天然存在的乳桿菌之一，可承受胃酸和膽汁的作用而到達(dá)小腸的上部并黏附于小腸壁。對(duì)該菌黏附及定植能力的研究表明，羅伊氏乳桿菌細(xì)胞外存在黏附素，使其對(duì)宿主的黏膜黏液以及腸黏膜上皮細(xì)胞均表現(xiàn)較強(qiáng)的黏附能力。黏附素為乳酸菌表面普遍存在的結(jié)構(gòu)成分，其主要成分多為分泌蛋白、糖蛋白、黏多糖類物質(zhì)等。
用Caco-2細(xì)胞進(jìn)行體外黏附模擬實(shí)驗(yàn)，證明羅伊氏乳桿菌104R存在一種表面蛋白MapA，其不僅參與黏膜黏液的黏附，而且同時(shí)參與腸上皮細(xì)胞的黏附。研究表明羅伊氏乳桿菌1063可以編碼一種358kDa的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)可促進(jìn)羅伊氏乳桿菌與黏膜黏液的黏附，而不同株羅伊氏乳桿菌是否能編碼這種蛋白質(zhì)對(duì)于該菌株與黏膜黏液的粘附強(qiáng)弱具有非常重要的作用。羅伊氏乳桿菌在腸道中的定植具有普遍性，目前還沒(méi)有研究證明其定植位點(diǎn)具有特異的選擇性，即無(wú)論對(duì)腸黏膜黏液，還是腸上皮細(xì)胞等多部位的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)及體外實(shí)驗(yàn)的Caco-2細(xì)胞系都可以檢測(cè)到羅伊士乳桿菌的定植。研究表明羅伊氏乳桿菌也可黏附在人結(jié)腸的上皮細(xì)胞。選擇47株乳酸桿菌通過(guò)設(shè)定特定篩選條件：pH2.5，膽鹽濃度0.3%，對(duì)Caco-2細(xì)胞的黏附及是否抑制腸道致病菌而不抑制正常菌群等條件，從中篩選理想的益生菌。他們的研究結(jié)果顯示只有5株符合以上條件，其中三株可以在人體中很好地定植，這三株中就包括羅伊氏乳桿菌，而且羅伊氏乳桿菌是這三株中唯一既具有很強(qiáng)的抑制病原微生物的能力又不會(huì)對(duì)腸道中正常菌群造成抑制的乳酸桿菌。另外，某些羅伊氏乳桿菌不僅可以黏附定植于腸道中，而且其菌體還可以分泌胞外物質(zhì)抑制腸道致病菌的黏附定植。羅伊氏乳桿菌104R可以黏附于豬回腸的黏液層，而且還能分泌一種大小為1700kDa的胞外物質(zhì)抑制產(chǎn)腸毒素大腸桿菌K88的生長(zhǎng)定植。
三、功效
1、羅伊氏乳桿菌不僅具備乳酸菌主要的有益功效，而且還具備產(chǎn)生廣譜抗菌物質(zhì)的特效。羅伊氏乳桿菌能合成并分泌羅伊氏菌素，是一種為非蛋白質(zhì)類廣譜抗菌物質(zhì)，可有效抑制有害菌的生長(zhǎng)。我國(guó)衛(wèi)生部于2003年批準(zhǔn)了羅伊氏乳桿菌可作為保健食品益生菌種。該菌合成和分泌的羅伊氏菌素具廣譜抗菌特性，且對(duì)人和動(dòng)物無(wú)害，在生物抑菌劑、抗感染治療劑、生物交聯(lián)劑、新型生物材料的前體等方面有著廣泛的潛在用途。既可應(yīng)用于食品、飼料、飲料等的防腐以提高產(chǎn)品貨架期，又可作為生物抑菌劑，用于不能高溫滅菌的食品牛奶、生物材料的滅菌；作為嬰兒食品添加劑，用于調(diào)節(jié)嬰兒腸道菌群分布；作為口香糖添加劑，用于殺死口腔病原菌以預(yù)防齲齒；作為抗感染治療劑，替代抗生素用于動(dòng)物病原蟲引發(fā)疾病的治療。此外，3-羥基丙醛還可以作為消毒劑和生物組織的固定劑，對(duì)生物體的毒害更小。
2、羅伊氏乳桿菌的免疫功效；益生菌對(duì)人和動(dòng)物均顯示出有效的益生功效，但其益生功效的具體機(jī)制尚未完全清楚。這些益生功效包括增強(qiáng)機(jī)體先天性和獲得性免疫，刺激機(jī)體免疫器官的成熟，激活免疫系統(tǒng)，增加抗炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，降低腸道的滲透性等。最近研究發(fā)現(xiàn)，多種人源羅伊氏乳桿菌，包括DSM17938、ATCCPTA4659、ATCCPTA5289和ATCCPTA6475等均可通過(guò)單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)來(lái)刺激免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)，進(jìn)而不同程度地減輕人類腸道炎癥。用因腹腔接種LP-BM5白血病毒而患免疫缺陷癥的C57BL小鼠作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，來(lái)檢測(cè)羅伊氏乳桿菌對(duì)小球隱孢子蟲的控制作用。接種LP-BM5病毒后，這些小鼠均會(huì)表現(xiàn)出淋巴結(jié)腫大，對(duì)小球隱孢子蟲易感的癥狀。而先飼喂羅伊氏乳桿菌(108cfu/d)10天后再用小球隱孢子蟲來(lái)感染小鼠，發(fā)現(xiàn)這些實(shí)驗(yàn)鼠的腸道上皮細(xì)胞均未感染小球隱孢子蟲，而未飼喂羅伊氏乳桿菌的小鼠，在受小球隱孢子蟲感染后的糞便中發(fā)現(xiàn)了小球隱孢子蟲的卵母細(xì)胞。研究結(jié)果表明，羅伊氏乳桿菌有助于保護(hù)免疫缺陷的個(gè)體免受這種原生動(dòng)物疾病的感染。另一些體內(nèi)研究顯示CD4+T淋巴細(xì)胞和小鼠干擾素-γ在機(jī)體抵抗感染中起著至關(guān)重要的作用。在飼喂羅伊氏乳桿菌的雞回腸固有層中發(fā)現(xiàn)CD4+T淋巴細(xì)胞的數(shù)量與對(duì)照組相比顯著增加，表明飼喂羅伊氏乳桿菌可能是通過(guò)提高淋巴細(xì)胞數(shù)量來(lái)促使機(jī)體抵抗感染的。羅伊氏乳桿菌對(duì)T細(xì)胞受體-α缺陷的小鼠同樣具有保護(hù)作用。T細(xì)胞受體-α缺陷小鼠感染了小球隱孢子蟲后，小鼠盲腸會(huì)出現(xiàn)炎性損傷，這種盲腸損傷主要是由炎癥細(xì)胞滲入固有層致使大量上皮細(xì)胞增生所致。先將羅伊氏乳桿菌飼喂此種免疫缺陷型小鼠，再利用小球隱孢子蟲感染，發(fā)現(xiàn)飼喂了羅伊氏乳桿菌的小鼠回腸和盲腸中的小球隱孢子蟲數(shù)量明顯少于對(duì)照組，且上皮細(xì)胞增生及盲腸發(fā)炎的現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。該研究表明，羅伊氏乳桿菌對(duì)維持免疫缺陷小鼠腸道黏膜的完整性，以及提高動(dòng)物免疫力具有明顯的促進(jìn)作用。
四、應(yīng)用
1、羅伊氏乳桿菌對(duì)動(dòng)物健康影響的研究
1）羅伊氏乳桿菌對(duì)鼠類腸炎的影響：目前常用化學(xué)藥劑對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠進(jìn)行腸炎誘導(dǎo)，常使用的化學(xué)藥劑有乙酸或甲氨蝶呤等。建立一個(gè)由乙酸誘導(dǎo)大鼠患上潰瘍性大腸炎的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。他們發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行乙酸飼喂后立即以5×107～7×107cfu的劑量飼喂大鼠腸道特異性羅伊氏乳桿菌，可阻止?jié)冃源竽c炎的炎癥發(fā)展。甲氨蝶呤(MTX)是一種應(yīng)用于人類的抗腫瘤化學(xué)藥物，也可作為治療類風(fēng)濕疾病的藥物。但該藥會(huì)引起細(xì)胞毒素對(duì)腸道黏膜的傷害，破壞胃腸道微生態(tài)平衡，引起嚴(yán)重的小腸結(jié)腸炎。向大鼠腹腔內(nèi)注射MTX可引起嚴(yán)重的非穿孔性小腸結(jié)腸炎，同時(shí)伴隨體重驟減、黏膜組織物減少及腸道屏障損傷等癥狀。實(shí)驗(yàn)證明羅伊氏乳桿菌有助于建立腸道微生態(tài)平衡，降低由細(xì)菌轉(zhuǎn)移引起的腸道通透性損傷，即有助于削弱由MTX誘導(dǎo)產(chǎn)生的大鼠小腸結(jié)腸炎。他們還發(fā)現(xiàn)添加羅伊氏乳桿菌或植物乳桿菌會(huì)顯著增加回腸結(jié)腸分泌的IgA水平，同時(shí)提高CD4+和CD8+的數(shù)量。
2）羅伊氏乳桿菌對(duì)禽類生長(zhǎng)抑制(AGD)的影響：剛孵化的禽類常因感染細(xì)菌或受環(huán)境應(yīng)激易造成生長(zhǎng)抑制甚至死亡，此種現(xiàn)象稱作禽類生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象(AGD)，已成為嚴(yán)重影響禽類養(yǎng)殖生產(chǎn)的病癥之一。證明同樣是經(jīng)低溫冷應(yīng)激的幼雛，經(jīng)羅伊氏乳桿菌液噴霧及飼喂羅伊氏乳桿菌(106cfu)處理的實(shí)驗(yàn)組均表現(xiàn)出較對(duì)照組更少的死亡數(shù)和平均體重的顯著增加。另外，幼雛也常因飼料配方中蛋白質(zhì)含量不足而引起生長(zhǎng)抑制，飼料營(yíng)養(yǎng)的不足是引起AGD另一主要原因。實(shí)驗(yàn)中用含有羅伊氏乳桿菌的預(yù)防劑進(jìn)行飼喂發(fā)現(xiàn)小雞的生長(zhǎng)遲緩得到了非常顯著的改善。以上表明飼喂羅伊氏乳桿菌可顯著調(diào)節(jié)應(yīng)激誘導(dǎo)的及營(yíng)養(yǎng)不足誘導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制。
3）羅伊氏乳桿菌對(duì)仔豬腹瀉的影響：仔豬較易發(fā)生由小球隱孢子蟲引起的腹瀉。將飼喂羅伊氏乳桿菌的仔豬組與不飼喂羅伊氏乳桿菌的對(duì)照組進(jìn)行比較，記錄發(fā)生腹瀉的起始時(shí)間及腹瀉的嚴(yán)重程度。結(jié)果表明添加羅伊氏乳桿菌的處理組發(fā)生腹瀉的仔豬數(shù)量明顯減少，且發(fā)生腹瀉的嚴(yán)重程度也有明顯減輕。證明羅伊氏乳桿菌劑對(duì)由小球隱孢子蟲引起的仔豬腹瀉有明顯的調(diào)節(jié)改善功效。
4）羅伊氏乳桿菌在畜禽商業(yè)化養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)中的效用：實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)已驗(yàn)證了羅伊氏乳桿菌的諸多益生效用，在此基礎(chǔ)上更需要明確其在商業(yè)化養(yǎng)殖環(huán)境下是否具有類似功效。在16個(gè)火雞養(yǎng)殖場(chǎng)中進(jìn)行了該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)涉及火雞總量為280000只。將每572只火雞隨機(jī)分成一組，在其孵化到生長(zhǎng)42天的過(guò)程進(jìn)行體重記錄。結(jié)果表明，飼喂羅伊氏乳桿菌的有益功效在飼喂開(kāi)始后的幾天內(nèi)就很快顯現(xiàn)出來(lái)。對(duì)照組火雞的平均體重為3.8lbs，而飼喂羅伊氏乳桿菌的處理組的平均體重為4.2lbs，處理組體重較對(duì)照組有9.5%的增長(zhǎng)，即飼喂羅伊氏乳桿菌組表現(xiàn)出較對(duì)照組更好的生長(zhǎng)勢(shì)頭。另外，分別對(duì)16個(gè)商業(yè)化養(yǎng)殖場(chǎng)各自的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)表明，用孵化后4個(gè)月大上市年齡期的火雞作實(shí)驗(yàn)對(duì)象的12個(gè)組的實(shí)驗(yàn)效果更為明顯，即通過(guò)飼喂羅伊氏乳桿菌使各個(gè)生產(chǎn)指標(biāo)，包括存活率、飼料轉(zhuǎn)化率、體重、A級(jí)質(zhì)量的禽類數(shù)量等都得到顯著改善。證明無(wú)論在實(shí)驗(yàn)室條件還是商業(yè)生產(chǎn)條件下，羅伊氏乳桿菌作為益生菌飼喂動(dòng)物均可表現(xiàn)出一致的良好效用。
5）羅伊氏乳桿菌可替代抗生素促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)：相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，用羅伊氏乳桿菌，以及添加優(yōu)質(zhì)調(diào)味料的飼料分別飼喂斷奶前后仔豬，按照飼喂方式的不同分為三組：第一組(n=44)為對(duì)照組，不加高銅、抗生素及羅伊氏乳桿菌；第二組(n=41)按照商業(yè)飼料配方飼喂，其配方中添加了高銅和抗生素；第三組(n=53)用添加了羅伊氏乳桿菌的飼料進(jìn)行飼喂，其添加劑量按每頭豬每天含108cfu羅伊氏乳桿菌計(jì)。測(cè)定仔豬斷奶前的出生重量和生長(zhǎng)速率，以及測(cè)定斷奶后21天仔豬的生長(zhǎng)速率和飼料轉(zhuǎn)化率。結(jié)果表明，在斷奶前的實(shí)驗(yàn)中，羅伊氏乳桿菌添加處理組及抗生素添加處理組的各數(shù)據(jù)指標(biāo)較對(duì)照組都未表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)；然而在斷奶后的實(shí)驗(yàn)中，飼喂羅伊氏乳桿菌組的生長(zhǎng)速率有了明顯的提高，同時(shí)該組的豬表現(xiàn)得更潔凈更健康。而綜合評(píng)價(jià)整體促生長(zhǎng)功效，則羅伊氏乳桿菌處理組和生素處理組的效果趨于一致，且都優(yōu)于對(duì)照組。可見(jiàn)，飼喂羅伊氏乳桿菌對(duì)促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)可與添加抗生素組達(dá)到一致水平，表明在某些動(dòng)物養(yǎng)殖中添加羅伊氏乳桿菌的確可作為抗生素的替代品，而且是促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)的一種可選的新型生物促生長(zhǎng)方式，從而削弱由于抗生素使用所致不同物種間病原菌對(duì)抗生素的耐藥性。
2、羅伊氏乳桿菌對(duì)人類健康影響的研究
腹瀉是兒童最常見(jiàn)的病癥。在急性腹瀉期，原有的正常腸道菌群包括乳酸桿菌、雙歧桿菌、擬桿菌等，發(fā)生快速的改變。多項(xiàng)研究表明，乳酸桿菌的共生會(huì)加速宿主腸道微生物群恢復(fù)其原有的良好狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)急性腹瀉患者腸道內(nèi)的菌群穩(wěn)態(tài)。用從人母乳中分離的羅伊氏乳桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象是6～36月齡的患有急性腹瀉的兒童；其中75%的患兒腹瀉是由輪狀病毒引起。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了處理后水樣腹瀉的持續(xù)時(shí)間，羅伊氏乳桿菌組是1.7天，安慰劑組(Placebo)是2.9天；繼而統(tǒng)計(jì)了處理后第二天腹瀉未愈人數(shù)的比例，羅伊氏乳桿菌組為26%，安慰劑組為81%。從而證明羅伊氏乳桿菌對(duì)治療兒童輪狀病毒腹瀉有良好的治療效果。另外，另一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明羅伊氏乳桿菌治療腹瀉的功效是劑量依賴型的。羅伊氏乳桿菌對(duì)緩解由腸道菌群失調(diào)所引起的兒童便秘也同樣具有良好的效果。兒童通過(guò)口服羅伊氏乳桿菌(DSM17938)可促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，從而明顯改善兒童慢性便秘的癥狀。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明羅伊氏乳桿菌對(duì)嬰兒疝氣具有顯著療效。其通過(guò)每天向嬰兒早餐中添加108cfu劑量的羅伊氏乳桿菌DSM17938，可大大改善嬰兒疝氣的癥狀。
