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青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)是人类肠道微生物组的关键成员,在健康成人中的存在率约为70-90%。于1963年首次被发现。是一种革兰氏阳性、厌氧、不产芽孢的细菌。
青春双歧杆菌主要存在于16至45岁左右人体肠道内,这一阶段恰是人体最青春的时期,而在儿童和老年人中丰度较低。有趣的是,研究发现百岁老人体内该菌丰度显著增高,表明它可能是健康长寿相关菌群的重要成员。
该菌丰度与碳水化合物摄入量呈正相关,能代谢抗性淀粉、纤维素、半乳糖、木聚糖和果胶等复杂碳水化合物,产生乙酸和乳酸,以及叶酸等B族维生素。此外,它是人类肠道微生物群中GABA(γ-氨基丁酸)的主要生产者。
青春双歧杆菌具有多种健康益处:增强肠道屏障功能、调节肠道功能和健康、抗炎免疫调节、改善代谢紊乱、缓解焦虑和抑郁。研究表明其与炎症性肠病、肠易激综合征、乳糜泻、囊性纤维化、幽门螺杆菌感染、糖尿病、代谢综合征、非酒精性脂肪肝和某些过敏疾病密切相关。
本文将全面介绍并深入讲述青春双歧杆菌的多维度健康益处:从改善肠道屏障功能到调节免疫反应,从改善精神心理健康到预防特定疾病如肌肉减少症和脂肪肝。这种微生物通过产生乙酸、乳酸、GABA和叶酸等关键代谢物,以及与其他微生物和宿主的互动,共同构建人体健康微生物基础。
随着研究的深入,青春双歧杆菌已成为功能性食品、保健品和微生物疗法的明星菌种,广泛应用于酸奶、乳酸饮料和膳食补充剂,为人类健康开创新可能。
doi: 10.1163/18762891-20230030.
全面认识青春双歧杆菌(B.adolescentis)
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基本信息
青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)于1963年被首次发现,是人类肠道中重要的双歧杆菌属成员之一。该属还包括短双歧杆菌、动物双歧杆菌、婴儿双歧杆菌和两歧双歧杆菌等其他重要肠道共生菌。
青春双歧杆菌是一种革兰氏阳性、厌氧、不产芽孢的细菌,最适生长温度35-37℃左右,超过46.5℃和低于20℃不生长。它通过发酵多种碳水化合物产生乙酸和乳酸,还是人类肠道微生物群产生GABA的关键成员。
注:青春双歧杆菌对氧气极为敏感,在有氧条件下,青春双歧杆菌的生长完全受抑制,而婴儿双歧杆菌、短双歧杆菌和长双歧杆菌则不受影响。
青春双歧杆菌是肠道益生菌,通常出生后即在肠道定植。因主要存在于16至45岁人体肠道内(人体最富青春活力的时期)而得名。年长后,其数量会因饮食、压力和抗生素等因素而减少。
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代谢能力
青春双歧杆菌能够发酵复杂碳水化合物(如抗性淀粉、纤维素、半纤维素半乳糖、木聚糖和果胶等),对18个菌株的泛基因组分析发现36个糖苷水解酶家族、12个糖苷转移酶家族和4个碳水化合物酯酶家族,表明其代谢主要面向植物碳水化合物。
• 能够发酵多种复杂碳水化合物
所有菌株都能发酵半乳糖、葡萄糖、低聚半乳糖、乳糖、乳果糖、麦芽糖、麦芽三糖、蜜二糖和棉子糖,而对低聚果糖、果糖、甘露醇、山梨醇、海藻糖和木糖的利用则因菌株而异。
• 能够产生乙酸和乳酸,产生ATP比乳酸菌更多
青春双歧杆菌与其他双歧杆菌一样,通过"双歧途径"代谢己糖,利用果糖-6-磷酸酮醇酶生成ATP,主要产物为乙酸和乳酸。该途径从葡萄糖中产生的ATP比乳酸菌的发酵途径要多。
尽管善于发酵饮食中的植物碳水化合物,但它无法利用人类粘蛋白和乳汁中的糖苷。
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抗生素耐药性
许多抗生素会减少肠道双歧杆菌数量。青春双歧杆菌对多粘菌素、链霉素、庆大霉素、新霉素、四环素、氯霉素、羧苄西林、苯唑西林和利福平具有抵抗力,但对卡那霉素、米诺环素、阿莫西林、氨苄西林、克拉维酸、环丙沙星和硝唑酮敏感。
• 能够促进抗生素治疗后的微生物群恢复
值得注意的是,青春双歧杆菌被确认为促进抗生素治疗后微生物群恢复的关键成员。这些个体微生物组表现为增强的碳水化合物降解能力和更高的细菌群落生长率,但与抗生素耐药基因无关。
在小鼠实验中,同时补充青春双歧杆菌与多形拟杆菌或单形拟杆菌可加速微生物恢复并减轻抗生素治疗后的结肠组织病变。
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与人体的相互作用
• 主要产物为乙酸盐和乳酸
与其他双歧杆菌一样,青春双歧杆菌通过果糖-6-磷酸酮醇酶途径理论上以3:2比例产生乙酸盐和乳酸盐,实际比例可能取决于能源物质和消耗速率。
乙酸盐和乳酸盐具有多种健康益处,包括改善黏膜屏障、免疫功能、代谢和矿物质吸收。
• 青春双歧杆菌是人类肠道微生物群中产生GABA的关键成员
一项研究发现,在82株青春双歧杆菌体外筛选中,79%的菌株能将谷氨酸转化为GABA,其中23%为高产GABA菌株,转化效率超过65%。
与植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)、短双歧杆菌(Lactobacillus brevis)、角双歧杆菌(Bifidobacterium angulatum)和齿双歧杆菌(Bifidobacterium dentium)菌株相比,青春双歧杆菌菌株通常是GABA产量最高的菌株之一,一些菌株在48小时后的GABA浓度高达6000mg/l培养基。
γ-氨基丁酸(GABA)是哺乳动物主要抑制性神经递质,通过作用于中枢神经系统受体抑制神经元兴奋性,与兴奋性递质谷氨酸形成平衡,两者失衡可导致神经精神疾病。
研究表明补充青春双歧杆菌可缓解小鼠长期固定应激导致的焦虑抑郁症状,但GABA在这一过程中的具体作用尚待确定。
• 一些青春双歧杆菌能够较稳定地产生叶酸
叶酸(维生素B9)是哺乳动物必须从饮食或肠道菌群获取的重要维生素。青春双歧杆菌等几种双歧杆菌能在无叶酸环境中产生并积累叶酸,其中青春双歧杆菌产量尤为突出。虽然某些菌株的叶酸产生会受到培养基中叶酸或前体物质的抑制,但青春双歧杆菌MB239菌株不受此影响,其叶酸产量也不受pH值或碳水化合物源类型影响。
健康志愿者服用两株产叶酸的青春双歧杆菌30天后,粪便中游离叶酸浓度显著增加(分别增加50和80微克/天),同时总双歧杆菌水平也相应提高。
注:一些研究发现青春双歧杆菌可以产生维生素B1、B2、B6、B12及丙氨酸、缬氨酸、天冬氨酸和苏氨酸等人体必需的营养物质,对于人体具有重要的营养作用。
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青春双歧杆菌在人群中的分布
青春双歧杆菌是健康成年人中重要的双歧杆菌物种。早期研究显示该菌在90%的受试者粪便中存在,浓度高达每克108-1010个细胞。进一步研究证实其在70-90%成年人肠道中定植,密度约为每克粪便109-1010个细胞。谷禾数据库表明超过95%的人群能检出该菌,但其分布明显受年龄和饮食因素影响。
<来源:谷禾肠道菌群健康检测数据库>
• 青年、中年群体的青春双歧杆菌丰度更高
虽然青春双歧杆菌不能利用人类粘蛋白或人乳低聚糖,但其丰度与血型抗原分泌状态相关。分泌型个体比非分泌型个体更易被青春双歧杆菌定植。随年龄增长,青春双歧杆菌丰度从60-70岁开始下降,可能与粘液粘附能力降低有关。
• 长寿老人体内青春双歧杆菌也较高
然而,意大利百岁老人研究发现,与老年(68-88岁)和年轻(21-48岁)个体相比,极老年人粪便中青春双歧杆菌丰度显著增高,可能是健康长寿相关菌群的重要成员。
尽管主要被视为"成人型"双歧杆菌,但青春双歧杆菌也存在于婴幼儿中,但数量较少(每克粪便106-107个细胞)且流行率低。研究证实该菌可在阴道分娩和母乳喂养过程中从母亲传给婴儿,约80%的母乳中检测到活的青春双歧杆菌。非分泌型母乳缺乏岩藻糖化寡糖,反而促进婴儿肠道中青春双歧杆菌的存在。
注:人体肠道中的青春双歧杆菌菌株具有高度稳定性,可持续定植长达43个月。一个人体内可同时存在多个遗传相似但表型不同的青春双歧杆菌菌株,它们在自聚集能力和碳水化合物亲和力等特性上存在显著差异。
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丰度受饮食碳水化合物影响明显
研究发现,青春双歧杆菌是饮食影响最显著的微生物种类之一。其丰度与碳水化合物摄入量呈正相关,显示对淀粉的偏好;而与高蛋白或高脂摄入呈负相关。因此,高蛋白低碳水饮食的运动员体内青春双歧杆菌水平明显低于饮食均衡的人群。
多种益生元如抗性淀粉、低聚半乳糖、菊粉、果寡糖、木寡糖和阿魏酸低聚糖能有效刺激青春双歧杆菌生长。这些非消化性碳水化合物到达结肠后被微生物发酵,产生乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸,对肠道和整体健康具有重要意义。青春双歧杆菌能利用多种益生元,反映其丰富的糖转运体和降解酶系统。
• 马铃薯抗性淀粉能促进青春双歧杆菌丰度增加
临床研究表明,摄入马铃薯抗性淀粉(RS2)后,青少年双歧杆菌增长最显著。携带者每日摄入48克淀粉12天后,粪便中该菌丰度大幅上升并大量定植于淀粉颗粒表面。尽管双歧杆菌不直接产丁酸,但其作为淀粉主要分解者的代谢产物可促进产丁酸菌生长,从而提高丁酸水平。
• 低聚半乳糖促进青春双歧杆菌增长
人体研究证明摄入低聚半乳糖(GOS)能剂量依赖性促进双歧杆菌生长。乳糖不耐受者连服36天高纯度GOS(1.5-15克/天)后,青少年双歧杆菌增长45倍之多,β-半乳糖苷酶活性增强,并显著缓解乳糖不耐受症状。
• 菊粉等低聚果糖、低聚木糖也促进其丰度增加
菊粉是植物中储备性多糖,低聚果糖(FOS)是较短的果糖聚合物,通常由菊粉水解获得。β-呋喃果糖苷酶能切割末端果糖残基,是降解菊粉类化合物的关键酶。青少年双歧杆菌具有此酶活性,部分菌株还产生胞外酶降解长链果聚糖。
临床研究证实,健康人群、肥胖女性、糖尿病患者和超重儿童摄入菊粉型果聚糖后,青少年双歧杆菌丰度均显著增加。
低聚木糖(XOS)是常带分支的β-1,4木糖聚合物。青春双歧杆菌产生多种木糖苷酶,研究显示XOS使ATCC 15703T菌株生长率较木糖高1.5倍,同时促进碳水化合物代谢基因表达。人体结肠模型研究证实,添加甘蔗源XOS能剂量依赖性增加青少年双歧杆菌丰度。
青春双歧杆菌与人体健康青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)是人类肠道微生物组的关键成员,对维持宿主健康至关重要。该菌通过调节肠道生态平衡、参与营养代谢、增强免疫功能及抵抗病原体等机制,对人体健康产生全面深远的影响。
下面我们来讲讲青春双歧杆菌在影响肠道功能及健康、免疫及过敏反应的调节、焦虑、抑郁等精神心理健康及肝脏或肌肉等特定疾病预防与治疗中的应用价值与潜力,以科学阐述这一重要微生物对人体健康的多维度影响。
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改善肠道屏障
肠道上皮在保障营养吸收的同时,负责排除、中和或解毒肠道内有害物质,包括微生物。上皮层及紧密连接等物理结构对维持肠道屏障至关重要,肠道屏障功能障碍与多种疾病密切相关,可能存在因果关系。
• 青春双歧杆菌能保护肠道屏障
多项动物研究证实,青春双歧杆菌能保护肠道屏障。硫酸葡聚糖钠(DSS)是一种对肠道上皮细胞有毒的硫酸化多糖,可诱导啮齿类动物产生类似人类溃疡性结肠炎的病变。在DSS结肠炎模型中,补充青春双歧杆菌ATCC 15703T增加了结肠粘液层厚度和Muc2、Muc3基因表达,同时提高了紧密连接蛋白occludin的表达水平。
在闭合股骨骨折模型中,与对照组相比,补充青春双歧杆菌ATCC 15703T的小鼠Muc2、Ocln、粘附分子C(Jam3)、闭锁小带蛋白1(ZO-1)(Tjp1)、紧密连接蛋白3(Cldn3)和紧密连接蛋白15(Cldn15)的表达上调,而形成孔洞的紧密连接蛋白2(Cldn2)的表达下调。股骨骨折显著增加了肠道通透性,直至骨折后10天,但青春双歧杆菌在骨折前2周开始补充可以减少骨折引起的通透性。改善的肠道屏障降低了血清内毒素水平和对骨折的系统炎症反应。
• 恢复上皮细胞紧密连接,改善肠道通透性
在关节炎模型中,青春双歧杆菌减轻了临床症状并改善了小肠ZO-1和occludin表达下降。在非酒精性脂肪肝病小鼠模型中,补充青春双歧杆菌DSM 20086通过恢复上皮细胞中ZO-1和occludin,显著抵消了高脂饮食引起的肠道通透性增加,并降低血清脂多糖水平。
另一种菌株,青春双歧杆菌 CGMCC 15058,从在D-氨基半乳糖(D-GalN)诱导的肝损伤模型中改善了肠道屏障。用B.adolescentis CGMCC 15058预处理减轻了D-氨基半乳糖诱导的回肠末端组织学异常,包括上皮下Gruenhagen间隙的发生率降低、刷状边界破坏和组织学评分显著降低。还增加了肠道Muc4和Tjp1表达,促进了ZO-1在肠道上皮细胞近端区域的均匀分布。
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与肠道功能和健康紧密相关
• 炎症性肠病中青春双歧杆菌减少
炎症性肠病(IBD)特征为肠道组织慢性炎症,伴有复发和缓解周期。微生物群失调与这些疾病相关,许多研究显示青春双歧杆菌减少。
多项队列研究发现,克罗恩病(CD)、溃疡性结肠炎(UC)和肠易激综合征(IBS)患者粪便中青春双歧杆菌数量减少。新诊断CD儿童的粪便中,该菌数量比健康对照减少10倍,表明微生物失调在疾病早期已存在。
前瞻性研究显示UC复发患者粪便中青春双歧杆菌少于缓解期患者。然而,静止期IBD患者采用低发酵性碳水化合物饮食虽缓解症状,但显著降低了青春双歧杆菌丰度和粪便短链脂肪酸水平。
• 功能性腹胀和便秘患者中丰度降低
患有功能性腹胀和便秘(FABD)但不符合肠易激综合征(IBS)标准的个体的粪便微生物群与健康对照组相比有显著变化。一个主要差异在于青春双歧杆菌(B.adolescentis),其在健康个体中的平均相对丰度为5.4%,而在FABD患者中降至0.2%。
• 乳糜泻患者中检测不到青春双歧杆菌
乳糜泻(CeD)是一种影响小肠黏膜的慢性炎症性疾病。研究发现,CeD患者口咽、十二指肠和结肠的微生物群发生了改变。在患有CeD的儿童中,粪便细菌多样性的减少,且在任何样本中都未检测到B.adolescentis,而健康儿童平均检出率为40%。
然而,在另一项研究中发现了相反的情况:活动期CeD儿童小肠活检中该菌检出率达50%,而治疗后儿童和正常对照组均未检出。
• 改善减轻结肠炎症状
研究证实,在DSS诱导的结肠炎模型中,补充青春双歧杆菌显著改善了多项炎症指标,包括体重变化、腹泻评分、脾脏重量、结肠长度和组织学评分。
其保护机制主要通过增强肠道屏障功能,抵抗严重肠道炎症。健康人粪便微生物群移植降低了无菌小鼠对DSS诱导结肠炎的敏感性,效果优于溃疡性结肠炎患者粪便移植。接受健康供体粪便的小鼠表现出较高的青春双歧杆菌丰度,而UC患者粪便移植既未显著减少炎症标志物,也未增加抗炎因子IL-10的分泌。青春双歧杆菌丰度与IL-10和FOXP3(T调节细胞标志物)呈正相关,表明其在免疫调节中的潜在作用。这引发了一个疑问:该菌是否属于抗炎微生物群的一部分?
• 幽门螺杆菌携带者青春双歧杆菌极低
幽门螺杆菌感染可引起慢性胃炎、溃疡及胃癌,虽然大多数感染(80-90%)为良性。但研究发现携带者与非携带者肠道微生物群存在差异,这可能影响疾病严重程度。幽门螺杆菌携带者双歧杆菌数量减少,严重胃病患者青春双歧杆菌和长双歧杆菌极低。幽门螺杆菌根除治疗使用的抗生素组合显著改变肠道微生物群,尤其降低青春双歧杆菌丰度。
• 降低了使用非甾体抗炎药后溃疡的发生率
非甾体抗炎药(NSAIDs)已知可促进人类胃十二指肠溃疡形成。小鼠研究显示NSAIDs引起小肠溃疡,而抗生素治疗减少溃疡发生,表明微生物在溃疡形成中发挥作用。NSAID处理的无菌鼠未出现溃疡,但当这些无菌鼠饮水中添加单一菌株大肠杆菌或黏液真杆菌(Eubacterium limosum)时则出现回肠溃疡。
值得注意的是,抗生素处理后接种青春双歧杆菌ATCC 15703T的小鼠未发生溃疡,给特定病原体自由小鼠补充该菌同样未观察到溃疡。与普通饮用水相比,含有该菌的饮用水降低了回肠溃疡发生率。后续研究发现,在饮用水中添加无菌大鼠细胞培养基也能产生类似效果,证明青春双歧杆菌ATCC 15703T产生的代谢物在预防溃疡中起关键作用。
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与免疫系统的相互作用
多项体外和小鼠研究表明,青春双歧杆菌具有免疫调节作用,通过影响ZO-1、occludin蛋白表达,并发现外周血单核细胞细胞因子与肠道微生物群结构功能相关。该菌与TNF-α刺激响应呈负相关,显示抗炎特性。
• 具有活性的青春双歧杆菌减少炎症因子的产生
在体外实验中,青春双歧杆菌能诱导人单核细胞衍生树突状细胞成熟,促使CD4+T细胞向产生IFN-γ和IL-10的Th1细胞极化。菌株CGMCC 15058能缓解单核细胞衍生树突状细胞异常。在脂多糖刺激的大鼠巨噬细胞中,该菌减少了炎症因子产生,但热灭活的菌株反而增加未刺激巨噬细胞的促炎细胞因子分泌。
• 增加Th17细胞数量,改善炎症反应
单一菌落培养的无菌小鼠研究发现,青春双歧杆菌增加小肠固有层Th17细胞数量和频率,但不引发肠道或全身炎症。Th17细胞对黏膜保护至关重要,而调节性T细胞(Tregs)抑制免疫反应和炎症,两者平衡对健康至关重要。
注:辅助性T细胞17(Th17)是一种能够分泌白介素17(IL-17)的T细胞亚群,在自身免疫性疾病和机体防御反应中具有重要的意义。
研究表明,部分青春双歧杆菌菌株可恢复饮食或DSS诱导性肠炎小鼠的Tregs/Th17平衡。这种能力因菌株而异,可能与胞外多糖(EPS)等表面分子有关。产高分子量EPS的菌株能促进CD4+ T细胞向Tregs细胞分化,减轻DSS结肠炎模型炎症标记物,而低EPS产生菌株效果较差。多项啮齿类动物研究证实,青春双歧杆菌主要通过促进调节性T细胞扩增和抑制炎症来影响免疫系统。
• 抑制核因子κB激活,具有免疫保护作用
核因子κB(NF-κB)是一种主要的转录因子,通过上调免疫反应相关基因而调控炎症过程。研究表明,青春双歧杆菌能抑制多种因素引起的NF-κB激活:包括由脂多糖、肠出血性大肠杆菌和小肠结肠炎耶尔森氏菌诱导的炎症反应,以及动物模型中由高脂饮食或慢性应激引起的NF-κB激活。
这表明青春双歧杆菌能降低NF-κB激活及随后的炎症反应,对过度和持续的免疫激活具有保护作用。
• 青春双歧杆菌还能调节体液免疫
青春双歧杆菌对体液免疫的影响研究较少,但显示其具调节作用。研究发现,青春双歧杆菌单一菌落定植的啮齿类动物血清免疫球蛋白或脾细胞因子变化很小或无变化。
在青春双歧杆菌(B.adolescentis)定植后,发现啮齿类动物粪便中有增加的青春双歧杆菌特异性分泌型IgA。已显示B.adolescentis菌株减弱了针对B.thetaiotaomicron定植的IgA、IgG和IgE反应,以及胶原诱导性关节炎和2,4-二硝基氟苯(DNFB)诱导的特应性皮炎的反应。
▸ 抑制病原菌和病毒
多项研究已观察到青春双歧杆菌(B.adolescentis)菌株在体外对多种人类致病菌具有杀菌和抑制效果,包括大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、普通变形杆菌、单核细胞增生李斯特菌、痤疮丙酸杆菌、牙龈卟啉单胞菌、变异链球菌以及白色念珠菌。分泌抗菌物质如短链脂肪酸(SCFAs)和竞争特定营养物质被认为与这些效应有关。
在体外实验中,青春双歧杆菌菌株的活细菌、无细胞上清液和细胞提取物显示出抗病毒效果,针对柯萨奇病毒、乙型肝炎病毒、诺如病毒、单纯疱疹病毒、人乳头瘤病毒和轮状病毒。抗病毒效果被认为与阻断病毒复制或细胞附着以及糖介导的病毒与细菌结合有关。
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与过敏反应存在一定联系
关于青春双歧杆菌(B.adolescentis)与过敏之间关联的研究结果存在矛盾,可能源于人群差异、样本量小、微生物群采样时间及过敏类型不同。
• 在过敏反应中的作用存在一些矛盾
一项涵盖21项研究的系统综述显示,过敏儿童肠道微生物相比非过敏儿童通常具有较低的微生物多样性,以及较低的B.adolescentis、B.bifidum和乳杆菌检出率,但研究B.adolescentis检出率的研究较少。
一项为期5年、涉及47名婴儿的研究显示,出生后一周内被B.adolescentis和特定乳杆菌定植的婴儿患过敏性疾病风险较低——研究中16名婴儿发展为过敏性皮炎、哮喘或过敏性鼻炎/结膜炎。2.5岁患特应性皮炎的儿童中,同时患食物过敏的子群(n=20)可通过粪便微生物组特征识别,特点是B.adolescentis、B.breve、F.prausnitzii和A.muciniphila较少。
相反,也有一些其他研究发现B.adolescentis是过敏儿童(患特应性皮炎、过敏性哮喘以及2-7月龄特应性湿疹婴儿)中主要的双歧杆菌物种。
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有助于改善代谢紊乱相关疾病
代谢紊乱相关疾病(如2型糖尿病、代谢综合征和肥胖)与肠道菌群失调相关。肠道微生物群可影响多种代谢过程,包括饮食能量利用、能量消耗、脂质代谢、食欲调节及慢性炎症。
• 2型糖尿病患者青春双歧杆菌显著减少
与健康对照组相比,2型糖尿病(T2D)患者的粪便微生物群中发现双歧杆菌数量显著减少,包括青春双歧杆菌在内。在高脂肪饮食和链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠中,几种青春双歧杆菌菌株降低了空腹血糖浓度,改善了胰岛素抵抗,但效果不同。更有效的菌株倾向于将肠道微生物群结构向对照组小鼠的微生物群转移,增加粪便中短链脂肪酸的丰度,并缓解与T2D相关的炎症。
• 影响胰高血糖素样肽-1浓度,调节葡萄糖稳态
在人类中,粪便中B.adolescentis相对丰度与胰高血糖素样肽-1(GLP-1)的血浆浓度呈正相关。GLP-1是一种由肠内分泌L细胞产生的激素,调节葡萄糖稳态。二肽基肽酶-4(DPP-IV)是一种丝氨酸外肽酶,可降解GLP-1,并负责该激素在血浆中的2-5分钟半衰期。因此,抑制DPP-IV活性可以增加血浆中的GLP-1水平。体外实验显示,B.adolescentis的无细胞提取物具有DPP-IV抑制活性,而在人类中发现的B. adolescentis-GLP-1正相关性可能归因于DPP-IV的抑制作用。
• 患有高血压的糖尿病儿童青春双歧杆菌减少
高血压糖尿病儿童相比正常血压糖尿病儿童和健康对照组,肠道微生物群独特且多样性降低。B.adolescentis、B.bifidum和B.longum丰度减少是其菌群紊乱特征之一。虽然发现多个微生物途径发生改变,但需更多研究阐明其在高血压中的潜在作用。
• 青春双歧杆菌丰度与腰围、甘油三酯负相关
代谢综合征(MetS)患者(一种多组分、常与肥胖相关的疾病)与健康对照组相比,青春双歧杆菌(B.adolescentis)相对丰度降低是其不良微生物组的特征之一。MetS患者遵循地中海饮食2年后,B.adolescentis显著增加。该菌及其他菌种丰度与腰围、血糖和甘油三酯呈负相关,与高密度脂蛋白胆固醇呈正相关。
在高脂饮食动物模型中,补充B.adolescentis可改善肠道菌群失调、减少肝脂肪变性和肠系膜脂肪积累、增强肝脏抗氧化活性并改善胰岛素敏感性,但这些效果可能因菌株而异。
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抗焦虑和抑郁作用
抑郁症是一种常见且反复发作的情绪障碍,并伴有行为缺陷。近年来,新出现的证据表明肠道微生物群参与炎症、大脑发育和行为。压力会扰乱肠道微生物群的平衡并刺激炎症到大脑的机制,进而引发焦虑和抑郁障碍。青春双歧杆菌(B.adolescentis)显示出明显的抗炎特性,并表现出抗焦虑和抗抑郁效果。
• 抗焦虑和抑郁的行为学证据
研究表明,B.adolescentis可有效预防慢性约束应激(CRS)诱导的焦虑和抑郁样行为。研究使用不同剂量(0.25×10⁹、0.5×10⁹和1×10⁹ CFU/kg)的B.adolescentis均显示出抗抑郁效果,表现为强迫游泳测试中不动时间的显著减少。
B.adolescentis(0.25×10⁹ CFU/kg)处理使小鼠在开放场测试中心区域停留时间增加,以及在高架十字迷宫开放臂的进入次数百分比增加,表明其具有抗焦虑作用。
• 青春双歧杆菌逆转束缚应激诱导的菌群失衡
为验证青春双歧杆菌(B.adolescentis)的抗焦虑和抗抑郁作用是否与肠道微生物群平衡重建相关,研究分析了盲肠微生物群落多样性。
增加乳杆菌丰度:B.adolescentis处理显著增加了慢性约束应激(CRS)小鼠粪便中乳杆菌(Lactobacillus)的丰度,而乳杆菌减少与焦虑/抑郁相关。
降低拟杆菌丰度:研究发现,拟杆菌(Bacteroides)比例的增加与抑郁相关,B.adolescentis可逆转CRS导致的拟杆菌增加。
改善菌群结构:B.adolescentis增加了因慢性应激减少的厚壁菌门(Firmicutes)比例,同时降低了增加的拟杆菌门(Bacteroidetes)比例,恢复菌群平衡。
• 降低促炎细胞因子水平
青春双歧杆菌(B.adolescentis)显著抑制了CRS导致的海马区炎症因子水平升高,包括:白细胞介素-1β (IL-1β)、肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、核因子-κB (NF-κB)、小胶质细胞标记物Iba1,表明其可抑制微胶质细胞活化,从而减轻神经炎症。
此外,B.adolescentis处理增加了CRS小鼠海马区脑源性神经营养因子(BDNF)的表达,而BDNF水平降低与抑郁相关。
• 可能的肠-脑轴调节机制
青春双歧杆菌(B.adolescentis)通过肠-脑轴发挥作用,其可能的机制包括:
1.调节肠道免疫系统,减少促炎细胞因子释放进入循环系统;
2.改变肠道微生物组结构,增加有益菌如乳杆菌的丰度,这些菌株可产生对精神状态有积极影响的代谢产物;
3.通过抑制肠道中的DPP-IV活性,增加血浆中GLP-1的水平,从而改善代谢和精神状态。
4.青春双歧杆菌作为人类肠道微生物群产生GABA的关键成员,GABA是哺乳动物关键抑制性神经递质,通过抑制神经元活性与谷氨酸形成平衡,维持神经系统稳态。青春双歧杆菌产生GABA有效调节这一神经递质平衡。
综上所述,青春双歧杆菌通过调节肠道菌群(增加乳杆菌比例、降低拟杆菌比例)和抑制炎症反应(降低海马体IL-1β、TNF-α、p-NF-κB p65和Iba1表达,同时提高BDNF表达)发挥抗焦虑抗抑郁作用。
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调节肝脏炎症,减轻肝损伤
青春双歧杆菌对肝脏健康也具有重要影响,研究显示,非酒精性脂肪性肝炎(NASH)儿童与健康对照组相比,青春双歧杆菌丰度降低。研究发现该菌与血浆甘油三酯、胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平呈显著负相关。
在啮齿类动物和兔子的非酒精性脂肪肝病模型中,补充青春双歧杆菌改善了肝脏组织病理和脂质代谢,减轻了肝脏炎症。其作用机制包括调节短链脂肪酸、增加肠道粘液层厚度、降低血浆内毒素水平、预防肝脏脂质过氧化、增加成纤维细胞生长因子21表达及抑制NFκB激活。
• B.adolescentis CGMCC 15058缓解肝损伤
还有研究发现了青春双歧杆菌在缓解肝损伤中的作用,青春双歧杆菌能显著缓解D-半乳糖胺诱导的肝脏退化、坏死和炎症浸润。肝功能检测显示,接受青春双歧杆菌处理的大鼠血清丙氨酸转氨酶(ALT)和总胆汁酸(TBA)水平较对照组明显降低,表明其对肝损伤具有保护作用。
在肝损伤中,B.adolescentis通过多种机制发挥保护作用。以下是其主要机制:
减少炎症细胞因子:B.adolescentis能够降低肝脏和血浆中的促炎细胞因子水平,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)。同时,它增加了抗炎细胞因子白细胞介素-10(IL-10)的表达。
增强肠道屏障完整性:B.adolescentis通过增加紧密连接蛋白(如ZO-1)和粘蛋白(如MUC4)的表达,增强了肠道屏障的完整性,减少了细菌易位。
降低内毒素水平:通过减少肠道通透性,B.adolescentis降低了血液中的内毒素水平,从而减轻了肝脏的炎症反应。
调节肠道微生物群组成:急性肝损伤大鼠的肠道微生物结构受青春双歧杆菌影响显著。口服该菌可改善D-半乳糖胺诱导的丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)减少情况。与对照组相比,青春双歧杆菌组中Desulfovibrionaceae、 Erysipelotrichaceae、Peptostreptococcaceae和 Bacteroides科明显富集。
在属水平上,急性肝损伤广泛影响肠道微生物组成。对照组中常见病原体如Proteus和Runella丰度增加。补充青春双歧杆菌则显著促进了与脂质和芳香氨基酸代谢相关的Coriobacteriaceae、Bacteroidales和Allobaculum的丰度。
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改善肌肉减少症
临床研究发现,青春双歧杆菌在肌肉减少症个体中显著耗尽,与肌肉质量和功能降低相关。
多组学证据:宏基因组学和代谢组学分析表明,青春双歧杆菌丰度与肌肉减少症呈显著负相关。
• 补充青春双歧杆菌可改善老年群体肌肉质量和功能
青春双歧杆菌与骨骼肌质量和功能呈正相关。该菌与多项肌肉健康指标显著相关,包括附肢骨骼肌质量指数(ASMI)、握力、小腿围及5次椅子站立测试(5TCS)。在区分肌肉减少症与健康个体的随机森林模型中,青春双歧杆菌是贡献最大的菌种。
• 青春双歧杆菌对骨骼肌的保护机制
青春双歧杆菌可以通过抑制FoxO3/Atrogin-1/Murf-1信号通路及下调Atrogin-1和Murf-1表达,有效抑制肌肉萎缩。同时促进肌肉再生,增加肌肉干细胞(MUSCs)数量并提高PAX7阳性细胞表达。该菌还能增强线粒体功能,通过NAD+激活SIRT1/PGC-1α信号轴,促进线粒体生物发生,增强骨骼肌氧化代谢(尤其在慢肌纤维中)并提高ATP含量。
烟酸(NA)代谢通路是关键联系机制。青春双歧杆菌产生的烟酸是影响宿主骨骼肌健康的关键代谢物,作为NAD+前体,可恢复肌肉中NAD+水平,对能量代谢至关重要。代谢组学研究显示,肌肉减少症患者血清中烟酸等多种有益代谢物水平显著降低。
Zhang Z,et al.Cell Rep.2025
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其他健康益处
还有一些研究发现了青春双歧杆菌的其他益处:
• 减轻骨折诱导的全身性后遗症
一项研究发现了青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)补充对骨折诱导系统性影响的调节作用。骨折会导致肠道通透性增加和肠道屏障功能受损,持续约7天后恢复。补充B.adolescentis可增强肠道紧密连接蛋白表达,减少系统性炎症,改变肠道微生物群落结构,加速软骨愈合,并防止创伤后骨质流失。这些发现表明益生菌补充可能是一种有效策略,可减轻骨折引起的系统性病理变化
doi: 10.1016/j.biopha.2020.110831.
• 可能加强新冠疫苗的效果
2021年的时候,香港中文大学医学院和香港大学医学院进行的全球首个人体研究发现,一种名为"青春双歧杆菌"(Bifidobacterium adolescentis)的微生物与新冠疫苗的有效性密切相关。
研究显示,肠道内缺乏青春双歧杆菌的人士接种新冠疫苗后,抗体水平普遍不达预期标准。这项突破性发现意味着通过补充青春双歧杆菌可提高疫苗效力,为未来疫苗接种策略提供了新方向。
青春双歧杆菌与其他益生菌的协同健康效应青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)作为人体肠道微生物组的重要成员,与其他益生菌共同使用时展现出显著的协同健康效应。研究表明,这些协同作用不仅增强了单一菌株的益处,还能产生更为全面的健康保护作用,具有重要临床和市场应用价值。
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与罗伊氏乳杆菌共同减轻焦虑、抑郁等
该研究探讨了来自人类肠道菌群的益生菌对压力诱导的焦虑/抑郁和结肠炎的预防和治疗效果。研究人员从健康人粪便中分离出罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri NK33)和青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis NK98),并检验了它们对固定压力(IS)诱导的小鼠焦虑/抑郁和结肠炎的影响。
结果表明,NK33和NK98显著抑制脂多糖诱导的BV-2细胞NF-κB激活,口服后能防治小鼠焦虑/抑郁症状,减少海马小胶质细胞浸润,降低血液炎症标志物,提高海马BDNF表达。同时,这些益生菌抑制压力引起的结肠炎症反应,通过调节肠道菌群和减少脂多糖产生,协同改善神经精神和肠道症状。
doi: 10.3390/nu11040819.
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与鼠李糖乳杆菌缓解非酒精性脂肪肝病
肠道菌群失衡与非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的发展密切相关。调节肠道菌群可以通过减少有害菌群的比例、调节代谢物水平和降解胆固醇来缓解NAFLD。双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌被认为是缓解NAFLD的潜在益生菌。
研究表明,青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)和鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)通过调节不同的肠道微生物群依赖途径来缓解高脂高胆固醇饮食诱导的非酒精性脂肪肝病(NAFLD)。以下是具体的机制:
1.短链脂肪酸(SCFAs)的调节:
青春双歧杆菌的不同菌株通过增加肠道中短链脂肪酸(如乙酸、丙酸、丁酸和异丁酸)的浓度来缓解NAFLD。这些SCFAs的增加有助于改善能量代谢和脂质代谢,减少肝脏脂肪积累,并降低血清中的内毒素水平。
2.肠道微生物群的调节:
青春双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌都能通过调节肠道微生物群来缓解NAFLD。研究发现,这些益生菌能够阻止高脂高胆固醇饮食引起的厚壁菌门(Firmicutes)与拟杆菌门(Bacteroidetes)比例的升高,并改变肠道中的优势菌种。
3.能量代谢和脂质代谢的调节:
鼠李糖乳杆菌的不同菌株表现出不同的缓解机制。例如,鼠李糖乳杆菌GG(LGG)通过调节能量摄入来缓解NAFLD,而鼠李糖乳杆菌L7-1则通过增加SCFAs的浓度来缓解NAFLD。鼠李糖乳杆菌L10-1可能通过减少肝脏炎症来缓解NAFLD。
4.抗炎作用:
青春双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌都能减轻肝脏炎症。通过降低血清中促炎细胞因子(如TNF-α、IL-1β和IL-6)的浓度,这些益生菌有助于减轻肝脏炎症反应。
5.肠道屏障的保护:
这些益生菌通过增加紧密连接蛋白(如ZO-1和occludin)的转录水平来保护肠道屏障的完整性,减少肠道通透性,从而减少内毒素进入血液的机会。
综上所述,青春双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌通过多种机制缓解非酒精性脂肪肝病(NAFLD),包括调节SCFAs的产生、改善肠道微生物群平衡、调节能量代谢和脂质代谢、减轻肝脏炎症以及保护肠道屏障。这些机制共同作用,显示出青春双歧杆菌等益生菌在预防和治疗NAFLD中的潜力。
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与其他厚壁菌门细菌的协同作用
• 可以增加产短链脂肪酸细菌的丰度
青春双歧杆菌与产丁酸菌等其他厚壁菌门细菌的联合使用也表现出重要的协同效应。青春双歧杆菌产生的醋酸、乳酸和可溶性分子可交叉喂养产丁酸菌。研究表明,青春双歧杆菌补充可以增加肠道中Clostridia(梭菌)的相对丰度,这类细菌是主要的短链脂肪酸(SCFA)产生者。这些产生的SCFAs(主要是丁酸盐)在维持和恢复肠道屏障完整性方面发挥关键作用,通过控制紧密连接蛋白的表达增强肠道屏障功能。
青春双歧杆菌补充还会增加肠道中毛螺菌科(Lachnospiraceae)、粪球菌属(Coprococcus)和梭菌目(Clostridiales)细菌的相对丰度,这些细菌是重要的短链脂肪酸产生者,共同促进肠道健康和免疫调节。
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在抑制肠道炎症中的协同作用
青春双歧杆菌与其他益生菌在抑制肠道炎症方面表现出显著的协同作用。研究表明,青春双歧杆菌与乳杆菌(如乳酸乳杆菌)的培养上清液共同使用,可通过抑制需氧细菌的不平衡生长和脂质过氧化,有效抑制非甾体抗炎药诱导的大鼠回肠溃疡形成。
此外,青春双歧杆菌与其他双歧杆菌(如Bifidobacterium bifidum)联合使用,可协同增强肠道上皮紧密连接,改善肠道屏障功能。黄酮类化合物(如槲皮素、黄芩素和非瑟酮)可增强青春双歧杆菌产生抗炎物质的能力,表明饮食因素可以进一步增强青春双歧杆菌与其他益生菌的协同抗炎作用。
注:双歧杆菌与乳酸杆菌一起是益生菌补充剂中使用最广泛的细菌之一,它们也被用于酸奶的添加剂。
非瑟酮(Fisetin)是一种天然的黄酮类化合物,属于多酚类物质。它是一种存在于多种水果和蔬菜中的植物色素。
小结
青春双歧杆菌与其他益生菌或益生元协同使用时展现出明显的健康增益效应,这种组合应用方式不仅能够优化肠道菌群结构,还能增强各自的生理功能。随着消费者对肠道健康认知的不断提升,这类配方产品在保健品、功能性食品及医药领域具有广阔的商业价值和市场发展潜力。
结 语青春双歧杆菌与人类健康的关系日益凸显。研究证实,其丰度减少与多种疾病相关,包括炎症性肠病、肠易激综合症、代谢综合征及肌肉减少症等。
作为主要的碳水分解者,青春双歧杆菌能通过代谢并促进产丁酸菌等有益菌群生长,增强肠道屏障功能,调节免疫系统,并产生GABA和叶酸等重要代谢物。值得注意的是,青春双歧杆菌与其他益生菌或益生元协同使用时展现出更显著的健康增益效应,这种组合应用能优化肠道菌群结构,增强各自的生理功能。
随着对其研究的深入,以及更多的青春双歧杆菌功能菌株被发现,未来包含青春双歧杆菌的配方产品在保健品、功能性食品及医药领域具有广阔的应用前景和市场潜力。
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本文转自:谷禾健康
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