硒是人体必需的微量元素,对人体健康有重要作用。益生菌能够将硒元素转化为有机硒,降低硒的毒性,同时硒又提高了益生菌的生物活性,富硒益生菌具备了硒和益生菌的双重功效。本文主要综述了近年来富硒益生菌的功效,如抗氧化、抑制有害菌、调节肠道菌群、抗癌等。
硒(Se)是一种人体必需的微量元素,具有广泛的生物学效应。硒对生命健康有极其重要的作用,缺硒会引起多种疾病,比如克山病和大骨节病[1]。硒主要有无机硒和有机硒及元素硒几种主要存在形式,有机硒,元素硒及无机硒的生物利用度依次下降,毒性依次提高。益生菌可以在发酵过程中将无机硒转化为更加安全,具有更高生物利用度的硒成分,例如硒代半胱氨酸,硒代蛋氨酸和硒甲基半胱氨酸。本文综述了近几年研究发现的富硒益生菌的功效,如抗氧化,抗菌,抗诱变,抗癌及抗炎等。
1. 富硒益生菌
益生菌是在被给予足够的数量时能使机体获得健康益处的活的微生物[2]。乳酸菌和双歧杆菌是重要的食品多功能益生菌。它们的一些固有性质,如抗菌活性,分泌多种维生素和胞外多糖,使其成为极具特色的功能性食品或者药品。硒对于所有的高级真核生物和一些原核生物而言都是一种必需的微量元素。永斯·雅各布·贝采利乌斯在1817年发现了硒元素,最开始硒被认为是有毒且致癌的[3]。但是,随后硒被证实参与了很多生理学反应,具有重要的营养价值。硒具有抗氧化、提高机体免疫力等诸多益生功效[4]。某些益生菌可以将无机硒转化为有机硒。因益生菌可以方便的在食品中进行添加,服用少量的富硒益生菌,即可为人体补充足量的硒元素,且吸收效果好,毒性低,同时兼具有机硒和益生的双重功效[5]。
2. 富硒益生菌的功效
2.1提高硒的功效降低硒的毒性
富硒益生菌是一种独特的具有额外营养价值的发酵产品。发酵过程中生物转化作用降低了无机硒的毒性,同时有机硒成分,如硒代半胱氨酸,硒甲基半胱氨酸和硒代蛋氨酸成为了人体补充硒元素的重要硒来源。Mogna等[6]发现富硒乳杆菌和富硒双歧杆菌中硒物质在细胞中的生物利用度比无机硒都要高得多。Benko等[7]发现,不同种类的硒,其毒性不同。例如:硒酸盐>亚硒酸盐>纳米硒>酵母硒>乳酸菌硒(毒性从高到低)。Loeschner等[8]不同种类的硒,其生物利用度也有差异。Thiry等[9]发现无机硒和元素硒比有机硒的生物利用度低。Lavu等[10]报道元素硒在肠道中因溶解度低,导致其生物利用度比有机硒显著降低。Alzate等[11]发现富硒益生菌在发酵过程中,通过生物转化作用将元素硒转化为有机硒。人体摄入富硒益生菌,不仅可以提高硒的摄入量,更好满足人体生理反应的需求,而且提高了硒的利用率,同时不会引发毒性反应。
2.2抗氧化效应
人体与外界的接触,包括呼吸(氧化反应)、外界污染、放射线照射甚至精神压力等因素不断地使人体内产生自由基。抗氧化物质的抗氧化机理主要有两种:(1)直接作用于自由基;(2)间接消耗自由基的前体物质,防止自由基的生成。
硒能够提高人体的抗氧化能力已经众所周知。含硒蛋白质,像谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白还原酶、脱碘酶和硒蛋白P等提高了宿主的抗氧化能力。Shen等[12]发现动物双歧杆菌01细胞的抗氧化能力随着硒浓度的增加而增加。富硒益生菌在不同的动物模型中均可增强机体抗氧化应答,因此能改善各种由于生物氧化引起的疾病的状态。Chen等[13]报道了口服富硒乳酸杆菌能够提高并保持抗氧化关键酶的活性,例如谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶(SOD),从而预防实验诱发的老鼠肝损伤。Ren等[14]发现这些酶的活性和总抗氧化能力在喂食富硒/富锌益生菌的犬齿动物中有所提高,Yang等[15]报道喂食富硒益生菌的老鼠中这些指标也有提高。
2.3 抗诱变及抗癌活性
不同类型的硒都具有抗诱变活性和抗癌活性[16-17]。成人的硒推荐剂量是50μg/d,略高于推荐剂量的摄入量可以降低癌症风险,然而摄入过量的硒,会引起毒性[18]。Krizkova和Belicova等[19-20]发现硒可以提高益生菌屎肠球菌对氧氟沙星(OFL)、吖啶橙(AO)、N-甲基硝基亚硝基胍和5-硝基呋喃基丙烯酸二钠的抗诱变的能力,且活菌体比死菌体更具抗诱变能力(死菌体不具备益生菌的功效)。硒引起益生菌抗诱变的机理可能是由几种有机硒在生物转化过程引起的生物活性变化引起的,具体机理还没有明确报道。
有几种细菌能够定殖于实体瘤,并且分泌有用的治疗分子,已经成为癌症基因疗法的潜在药物[21]。研究发现,某些益生菌能够定植于实体瘤,因此有望用于癌症基因疗法。Xu等[22]发现双歧杆菌可以在实体瘤上定殖和生长,因此可以作为高效的抗癌基因携带者将抗癌基因带入实体肿瘤中。富
硒益生菌因能释放含硒的物质,在肿瘤治疗中表现出良好的疗效。Fu等[23]Yin等[24]和Wang等[25]都发现富硒益生菌长双歧杆菌细胞携带重组内皮抑素及白介素2基因在有H22肿瘤的小鼠体内表现出良好的抗肿瘤作用。双歧杆菌细胞作为释放活性硒组分的载体有望成为癌症基因疗法的潜在药物。Yazdi等[26-28]发现含有纳米硒的植物乳杆菌和短乳酸杆菌提高了荷乳腺癌小鼠体内炎性细胞因子的产生,如干扰素-γ,肿瘤坏死因子-α,白细胞介素-2,提高了免疫应答。硒的添加,使益生菌抗诱变及抗肿瘤能力增强,同时益生菌又作为载体增强了硒物质的抗诱变及抗肿瘤能力。
2. 4 抗菌活性
益生菌能够在肠道中抑制有害菌群的生长。Xi等[29]发现不同的硒浓聚物也具有抗菌活性。硒的抗菌活性,一方面可能会降低初始菌的生存能力,另一方面会提高发酵产物的抗菌性能。Yang等[30]发现富硒益生菌能够抑制昆明小鼠体能大肠杆菌的生长,大肠杆菌减少11%。Ren等[14]发现富硒益生菌能够使犬粪便中大肠杆菌,葡萄球菌以及肠球菌的数量减少,其中大肠球菌减少17%,葡萄球菌减少27%,肠球菌减少21%。同样的,Mego等[31]发现富硒益生菌屎肠球菌74可以在炎症性肠炎和结肠癌发病期间减少炎症性负载,但是没能预防术前发热性中性粒细胞减少症及化疗后引起的细菌并发症[32],具体机理还需进一步研究。Kheradmand等[33]报道了富硒益生菌也具有抗真菌能力,如白色念珠菌,这可能是由于益生菌分泌的胞外物质抑制了真菌的生长繁殖。不同种类富硒益生菌的抗菌活性不同,需要具体考虑到硒的类型,浓度以及硒的载体(益生菌)。
2.5 调节肠道菌群
人体中最多的成分是微生物,其数量与人体细胞的比例达到10∶1。肠道是人体内细菌定植的主要场所,细菌数量超过100万亿,主要分为有益菌,有害菌及中性菌三种。其中有益细菌有助于人体消化食物,产生多种维生素以预防食物中细菌所诱发的疾病,同时刺激免疫系统,提高免疫力。有益菌主要是各种双歧杆菌、乳酸菌等。富硒/锌的嗜酸乳杆菌和产朊假丝酵母能够极显著地提高土狗肠道内乳酸菌和双歧杆菌的数量,极显著的减少大肠杆菌,葡萄球菌和肠球菌的数量[31]。富硒益生菌能使小鼠肠道中的双歧杆菌和乳杆菌数量增多,相应的葡萄球菌、肠球菌和肠杆菌数量明显减少[34]。富硒益生菌可以使小鼠肠道内酵母菌和乳酸菌数量提高[35]。肠道菌群与人体健康密切相关,肠道菌群甚至能影响我们的大脑,国外学者为此提出了“脑-肠轴”理论[36-39]。富硒益生菌调节肠道菌群的能力,为开发新型益生菌产品提供了一条可行途径。
2.6 其他功效
除了上述功效以外,富硒益生菌还有其他多种功效。男性的生殖能力受到血液中血胆固醇水平过高的影响[40]。Hlivak等[41]发现富硒益生菌能够降低血清中的胆固醇水平,Ibrahim等[42]用富硒益生菌喂食小鼠后发现富硒益生菌有降血脂药的类似作用,同时雄性小鼠的生殖能力的许多参数都有提高,如标准化组织结构,精子数及其运动性。缺硒是引起慢性骨关节炎大骨节病的一个主要原因,在饮食中补硒是预防大骨节病的重要措施[43]。Chen等[13]发现富硒乳酸菌能够增强巨噬细胞吞噬功能,提高抗氧化酶活性,减少脂质过氧化反应,抑制TNF-α过度释放,防止肝细胞中Ca+急剧升高,从而干预CCl4诱导的小鼠肝损伤。Liu等[44]也发现用嗜酸乳杆菌喂食四氯化碳诱导的肝脏损伤和纤维化的小鼠后发现比对照组小鼠有明显的疗效。Nido等[45]发现,给高脂饮食的小鼠喂食嗜酸乳杆菌和酿酒酵母后,富硒益生菌组可以显著加快脂肪代谢。张克春等[46]发现,富硒益生菌,其含有4种菌,分别为产朊假丝酵母(Candidautilis)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)、嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)和鼠李糖乳杆菌(LactobacillusrhamnosusGG),活益生菌总数为(2.96±0.24)×107CFU/g,能够减少奶牛乳房炎的发病率,减少其乳汁中的体细胞数。
双歧杆菌等益生菌对硒元素表现出多种积聚和生物转化的作用。益生菌对无机硒的主要转化产物为硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸、硒甲基半胱氨酸、二甲基硒、二甲基二硒以及单质硒,转化产物的种类主要取决于微生物的种类,硒的添加种类以及发酵条件。
富硒益生菌口服制剂补充生物转化的有机硒是营养基因组学应用的全新领域,将富硒益生菌开发成药物用于癌症等疾病的治疗具有可行性。同时,富硒益生菌还能应用于畜产品生产,随着研究的深入和完善,富硒益生菌这种新型的生物制剂正以其特殊的功能影响着日益发展的畜牧业。
硒在人体内的新陈代谢及系统作用还有待研究。尽管有很多报道富硒益生菌各种功效的文章,但是富硒益生菌的毒性及副作用确鲜有报道。在将富硒益生菌用于人体之前,还有大量的研究工作需要完成。不同益生菌对硒元素的新陈代谢也需要进一步深入研究。硒是一种独特的对人体健康具有多种功效的微量元素,通过益生菌的生物转化,使硒的生物功效更加显著,应用领域将会更加广泛深入。
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