微生态制剂的研制与应用

时间:2008-09-16 03:01

 前 言


  随着微生态学理论研究的不断深入。微生态制剂(或称微生态调节剂microeclogial modulator)也随之迅速地发展起来。从本世纪初梅切尼科夫(Elie metchnikoff)在欧洲提倡饮用酸牛奶可健康长寿以来,微生态制剂亦从此而风行于世界各地。70年代德国Volkor rusch在赫尔本建立了微生态学研究所,并从事对双歧杆菌、乳杆菌、大肠杆菌等活菌作生态疗法的研究与应用。日本微生态制剂发展较快。80年代初已有26种微生态制品用于医疗和保健。其他各国亦多种微生态制品投放市场,而且数量和品种亦在不断扩大。我国最早使用微生态制剂乳酶生(表飞鸣)来治疗肠道疾患。80年代初大连医科大学康白教授首先研制成功促菌生(蜡杆芽胞杆菌)以来,事后各种活菌微生态制剂相继研制成功。并陆续投放市场,这些微生态制剂一问世,便受到了人们的普遍关注和欢迎,并以惊人的速度、良好的效果被更多人群所接受。其主要原因是因为该制剂能纠正微生态失调,调节人体微生态平衡,起到有病辅治、未病防病、无病保健的主要作用〔1~3〕。


  1 微生态制剂的定义和类型〔3~5〕


  微生态制剂是在微生态学理论的指导下,调整生态失调(microdysbiosis)保持微生态平衡(microeubiosis),提高宿主(人、动植物)健康水平或增进健康佳态(wellbeing)的生理性活菌制品(微生物)及其代谢产物以及促进这些生理菌群生长繁殖的物质制品。目前国际上已将其分成3个类型,即益生菌(Probiotics)、益生元(Prebiotics)和合生素(Synbiotics)。


  益生菌(Probiotics)又称益生素,是指投入后通过改善宿主肠道菌群生态平衡而发挥有益作用,达到提高宿主(人和动物)健康水平和健康佳态的活菌制剂及其代谢产物。近年来,国内外研制出多种益生菌活菌制剂,其基本指导思想是用人或动物正常生理菌群(normal microbiota)的成员,经过选种和人工繁殖,通过各种途径和剂型制成活菌制剂,然后再以投入方式使其回到原来环境,发挥自然的生理作用。目前应用于人体的益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、蜡样芽肠杆菌、地衣芽胞杆菌、丁酸梭菌和酵母菌等。


  益生元(Prebiotics)是指能够选择性地促进宿主肠道内原有的一种或几种有益细菌(益生菌)生长繁殖的物质,通过有益菌的繁殖增多,抑制有害细菌生长,从而达到调整肠道菌群,促进机体健康的目的。这类物质最早发现的是双歧因子(bifidus factor)。如各种寡糖类物质(oligosaccharides)或称低聚糖。常见的有乳果糖(lactulose)、蔗糖低聚糖(oligosucrose)棉子低聚糖(oligofaffinose)、异麦芽低聚糖(oligomaltose)、玉米低聚糖(cornoligossacharides)和大豆低聚糖(soybean oligosaccha-rides)等。这些糖类既不被人体消化系统消化和吸收,亦不被肠道菌群分解和利用,只能为肠道有益菌群如双歧杆菌和乳杆菌利用,促进有益菌的生长繁殖,抑制有害菌的生长,从而达到调整肠道正常菌群的目的。其它尚有一些有机酸及其盐类,如葡萄糖酸和葡萄糖酸钙以及我国的某些中草药类,如人参、党参、黄芪等或茶叶提取物亦能起到益生元的作用。


  合生素(Synbiotics)是指益生菌和益生元同时并存的制剂。此类制品是以益生菌和益生元同时并用,服用后到达肠腔可使进入的益生菌在益生元的作用下,再行繁殖增多,使之更有利于发挥抗病、保健的有益作用。此类制剂已经在我国面市,并有逐渐增多的趋势,其中“希尔春多元养生素”是个典型的代表。


  2 微生态制剂的国内外研究和生产概况〔3、5~8、11〕


  早在本世纪初(1907年)著名细菌学家梅切尼科夫即提出饮用酸奶可以延年益寿的假说以来,而微生态制剂真正用于防治疾病却是近20年的事。


  日本是世界上研制开发和利用微生态制剂较早的国家之一,其产品主要是双歧杆菌活菌制剂。在70年代初,已将双歧杆菌活菌制剂用于临床治疗腹泻。至80年代中期已有26种产品,90年代已达到饱和状态。据报 道至今在日本生产这类制剂年产值达200亿日元以上的企业已有10余家。其品种分3大类。即双歧杆菌食品(包括双歧酸奶,双歧杆菌乳制品、双歧杆菌面包及饼干类)。双歧杆菌保健食品(含双歧因子),以双歧杆菌促生因子为中心的特定保健食品(包括强化寡糖类食品及双歧杆菌、乳杆菌培养物的提取物等)和双歧杆菌药品(包括单菌制剂和联菌制剂),其剂型有粉剂、颗料剂、锭剂、胶囊剂和微胶囊剂等多种。


  其他许多国家,例如德国、美国、法国、意大利、荷兰、英国、俄罗斯和韩国等亦都有不同类型的微生态制剂的产品,有的产品近年来已进入我国市场。


  但目前国际上对开发新微生态制品的主要方向已从单纯的“益生菌”或“益生元”转向结构合理、效果更加优越的“合生素”这一方面。即“益生菌”和“益生原”同时并存或并用的制剂。据日本报道:实验研究已经证明,在双歧杆菌活菌制剂中加入双歧因子(例如各种类型低聚糖)后,其效果比不加的制剂提高10~100倍。其次,正在开发能使活菌制剂有更好稳定性的新剂型,例如肠溶胶囊和微胶囊剂型。它们不仅能保持活菌在产品中延长存活时间,而且人体服用时更能通过胃酸这个屏障。保证有更多益生菌进入肠道而使其发挥有益的作用。再者,增加活菌制剂中的活菌数量(为108~109/g)。此外,有些国家正在利用分子生物学和遗传工程技术、改造生理性细菌的遗传基因,将外源性有益基因转入生理性细菌中,构建成优良的工程菌株等的研究,从而研制出更多更有效的新型微生态制剂,造福于人类。


  随着微生态学理论的发展。近年来我国微生态制剂的研究和开发,亦获得迅速发展。国内已被批准药准字的单一菌种的产品就有丽珠肠乐、回春生(双歧杆菌)、金双歧(双歧杆菌)、促菌生(蜡样芽胞杆菌)、整肠生(地衣芽胞杆菌)、降脂生(肠球菌)、抑菌生(枯草杆菌)等。多菌联合制剂有培菲康(双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、粪链球菌)和乳康生(蜡样芽胞杆菌和干酪乳杆菌)等。还有异构化乳糖和甘露低聚糖等。而作为保健药品和保健食品的制剂就更多了,在此不再一一举例。


  3 微生态制剂的主要作用机理〔2、3、6~7〕


  微生态制剂与其它药物不同,从理论上讲,它优于抗生素,克服了应用抗生素所造成的菌群失调、耐药菌株的增加以及药物的毒副反应。实践证明,微生态制剂的优越性即健康人群使用它来增进健康素质,提高健康水平,达到防病治病目的,其作用机理有下列几个方面:


  3.1 生态平衡理论 微生态学认为,人体、动植物体表及体内寄居着大量的正常微生物群。宿主、正常微生物群和外环境构成一个微生态系统。在正常条件下,这个系统处于动态平衡状态。这一方面对宿主有利,能辅助宿主进行某些生理过程;另一方面对寄居的微生物有利,使之保持一定的微生物群落组合,维持其生长与繁殖。在微生态系统内微群落水平中,少数优势群对整个群落起着决定作用,而在微种群内部中优势个体对整个群落起着控制作用。一旦因种种原因而失去优势种群,则微群落就会解体。若失去优势个体,则优势种群更替,并改变了微生态平衡。例如,由于抗生素、放射治疗、手术和过敏性疾患等因素引起正常菌群变化,微生态平衡遭到破坏,即生态和菌群遭受失调,引起一系列临床症状。如双重感染和免疫力降低等。利用宿主体内的正常微生物优势菌群成员的益生菌,制成的微生态制剂,可以调节失调的菌群,使宿主体内恢复正常的微生态平衡,达到防病治病的目的。


  3.2 生物屏障理论 生物屏障理论又称生物拮抗理论,肠道内正常菌群直接参与机体生物防御的屏障结构,包括化学屏障和生物屏障,生物屏障是指肠内主要菌群的代谢产物例如乙酸、乳酸、丙酸、过氧化氢及细菌素等活性物质,可阻止或杀灭病原微生物在体内的定植。生物屏障是指定植于粘膜或皮肤上皮细胞之间的正常菌群所形成的生物膜样结构,通过定植保护作用影响过路菌或外来致病的定植、占位、生长和繁殖。微生态制剂中的益生菌就是这类正常菌群中的成员,可参与生物屏障结构,发挥生物拮抗作用。


  3.3 生物夺氧理论 根据正常微生物群的自然定植规律,人或动物出生时是无菌的,出生后不久就被一系列微生物细菌定植了。定植的顺序先是需氧菌,后是兼性厌氧菌,随后的是厌氧菌。厌氧菌之所以不能先定植,是因为自然生境内有过多的氧。在需氧或兼性厌氧菌生长一段时期后,由于氧被大量消耗,从而提供了厌氧菌生长条件,厌氧菌才能生长。厌氧菌虽然不能先定植,但是整个微生态系统中其数量上占据首 位,并保持着一定的生态平衡。利用无毒、无害、非致病性微生物(如蜡杆芽胞杆菌等)暂时在肠道内定植,使局部环境中氧分子浓度降低,氧化还原电位下降,造成适合正常肠道优势菌生长的微环境,促进厌氧菌大量繁殖生长,最终达到微生态平衡。


  3.4 三流循环学说 三流循环其主要内容是能量流、物质流及基因流的循环。


  能量流即能源运转,正常微生物群的内部与其宿主保持着能源交换和运转的关系。现在已提出一个生态能源学的分支,它们研究人类、动植物与正常微生物之间。正常微生物与正常微生物之间所存在着能源的交换关系。近年已从电子显微镜的观察中发现,人和动物肠上皮细胞的微绒毛(microvilli)与正常细菌细胞壁上的菌毛(pili)极为贴近,并发现有物质交换的现象发生。


  物质流即物质交换 正常生理菌群的能源与物质均依赖于宿主,不存在宏观生态学中的生产者、消费者和分解者的区别。但都存在着降解(catabolison)与合成(anabolism)的代谢。降解与合成是微生物代谢中的必然途径,这与宿主细胞的功能是一致的。正常生理微生物菌群与宿主细胞通过降解和合成代谢进行物质交换。裂解的细胞与细胞外酶可为微生物利用,而微生物产生的酶、维生素、刺激素以及微生物降解的细胞成分也可为宿主细胞利用,如此反复进行着物质交换。


  基因流即基因交换 在正常微生物之间有着广泛的基因(即DNA)交换,例如耐药因子(R因子)、产毒因子等都可在正常微生物之间通过物质的传递进行交换。微生态制剂可以作为非特异性免疫调节因子,促进机体吞噬细胞的吞噬能力和促进B淋巴细胞产生抗体的能力。这不仅可以抑制腐败菌和致病菌的生长,还可降解肠道的有毒物质(如氨、酚、内毒素等),保证微生态系统中的能量流、物质流和基因流的正常运转。


  4 微生态制剂的应用〔3、7~12〕


  4.1 微生态制剂的作用


  4.1.1 调整微生态失调 宿主体内的正常微生物群,由种属、定位、年龄、生理状态及其与外环境的适应性具有特定的定性、定量与定位的结构关系,这个结构就是微生态平衡。如果这个平衡遭到扰乱(如抗生素及其它药物、同位素、激素和外科手术影响等),就可产生微生态失调。作为微生态制剂应具有调整微生态失调的作用。


  4.1.2 生物拮抗 微生态制剂具有定植性、排他性及繁殖性。微生态制剂中的活菌应成为微群落中的成员,进入生境后能够卷入机体的微生态体系中,对非机体本身的微生物能够起到拮抗作用。


  4.1.3 代谢产物 微生态制剂所致的代谢产物如乳酸、醋酸、丙酸、过氧化氢和细菌素等活性物质,能改善机体生境的生物化学和生物物理环境。抑制外来和致病微生物的繁殖,从而有利于机体保持生态平衡。

 相关内容

本页文章:药学 - 微生态制剂的研制与应用