微生态制剂的未来.ppt

2023/6/28,微生态制剂的未来,沈阳一草生物科技有限公司,2023/6/28,微生态的发展史,1977年,德国人鲁西最早提出微生态学概念并在德国建立起第一个微生态研究所,该所的主要研究工作为活菌制剂,如大肠杆菌,双歧杆菌,乳杆菌等的活菌制剂,用作生态调整或生态疗法.1981年由魏曦教授提议召开了第一届中国微生态学术会议.此后康白教授定义微生态为:研究正常微生物结构和功能,从及与其宿主相互关系的学科.1989年何明清教授参加第九届国际生物学会议(巴黎召开)后,又进一步提出动物微生态学的概念,1992年中国畜牧兽医学会微生态学分会在四川雅安成立,1994年8月何明清教授出版中国第一部动物微生态书籍.,2023/6/28,微生态系统：微生态系统是指在一定结构的空间内，正常微生物群以其宿主人类、动物、植物组织和细胞及其代谢产物为环境，在长期进化过程中形成的能独立进行物质、能量及基因(即信息)相互交流的统一的生物系统(biosystem).微生态系统=正常微生物群 其宿主的微环境,微生态制剂的定义与类型,2023/6/28,微生态制剂的定义：,微生态制剂（或称微生态调节剂 microeclogial modulator）是指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。,2023/6/28,微生态制剂的类型,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。,益生菌（Probiotics）益生元（Prebiotics）合生素（Synbiotics）,目前国际上已将其分成3个类型：,2023/6/28,方法：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。,2023/6/28,益生菌的生产流程,2023/6/28,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。,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、蔗糖低聚糖、棉子低聚糖、异麦芽低聚糖、玉米低聚糖、和大豆低聚糖。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。,2023/6/28,寡聚糖对人体的作用,2023/6/28,合生元（Synbiotics）也叫合生素，是指益生菌和益生元同时并存的制剂。,益生菌和益生元同时并用，它既可发挥益生菌的生理性细菌活性，又可选择性地快速增加这种菌的数量，使益生菌作用更显著持久。,2023/6/28,二、微生态制剂的作用机理,生物平衡理论（优势种群论）屏障理论（生物屏障与化学屏障）生物夺氧理论 三流循环学说（能量流、物质流、基因流）免疫增强学说,2023/6/28,1、生物平衡理论（优势种群论）,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，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。如果优势种群更替，并改变了微生态平衡，病原微生物占优势，则引发各种疾病。微生态制剂则补充正常微生物优势菌群成员的益生菌 的数量，调节失调的菌群，恢复优势种群，达到防病治病的目的。,2023/6/28,肠道菌种的平衡,2023/6/28,优势种群理论,2023/6/28,2、屏障理论,化学屏障,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（生物拮抗理论）,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（菌群膜），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。,2023/6/28,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。,2023/6/28,3、生物夺氧理论,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。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，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。,2023/6/28,4、三流循环学说（能量流、物质流及基因流）,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。,物质流 即物质交换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，正常微生物之间有着广泛的基因交换，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。,2023/6/28,5、免疫增强学说,正常微生物群的菌体及代谢产物可刺激宿主的免疫应答,增强体液免疫和细胞免疫,微生态制剂还可以增强巨噬细胞的吞噬活性,以及补体和网状内皮系统功能。,2023/6/28,调整微生态平衡 生物拮抗 代谢产物 的作用增强免疫 促进机体营养吸收 延缓衰老,三、微生态制剂的作用,2023/6/28,1、调整微生态平衡,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。,2023/6/28,2、生物拮抗,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。,微生态制剂具有定植性、排他性及繁殖性。,2023/6/28,3、代谢产物 的作用,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，能改善机体生物化学和生物物理环境。,这些产物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。,2023/6/28,4、增强免疫,微生态制剂可以作为非特异性调节因子，通过细菌本身或细胞壁成分刺激机体免疫细胞，使其激活，产生促分裂因子，促进吞噬细胞活力或作为佐剂发挥作用。,微生态制剂中的益生菌还可发挥特异性免疫功能，促进机体的B细胞产生抗体的能力。,2023/6/28,5、促进机体营养吸收,微生态制剂中的益生菌（如双歧杆菌和乳杆菌等），在机体内能够合成多种维生素，如尼克酸、叶酸、烟酸、维生素B1、B2、B6和B12等。促进机体对蛋白质的消化、吸收和利用。促进机体对钙、锌、铁和维生素D的吸收，具有帮助消化增进食欲的作用。,2023/6/28,6、延缓衰老,微生态制剂有利于补充老年人体内双歧杆菌和乳杆菌等优势菌群的缺失，坚固肠道生物屏障结构，参与肠道菌膜的重建，从而直到重要的占位保护作用和排它性的生物拮抗作用。,分泌多种有机酸、细菌素和抗菌物质，构建化学屏障、使异常增殖的腐败菌减少。,减少机体对有毒产物（组胺、酷氨、腐胺、硫化氢、吲哚、亚硝盐和酚类等）的产生与吸收，有利于脏器功能的正常发挥及衰老进程的延缓。,2023/6/28,四、微生态制剂临床应用,胃肠道疾病的防治 医源性感染疾病的防治 肝脏疾病的防治 便秘的防治 婴幼儿保健 防治高胆固醇血症 防治癌症,2023/6/28,微生态制剂一般都具有调整肠道菌群失调，改善微生态环境的作用，故对各种原因引起的急、慢性肠炎、痢疾、结肠炎等具有良好的预防和治疗效果。,1、胃肠道疾病的防治,2023/6/28,2、医源性感染疾病的防治,临床大量使用抗生素引起的肠道菌群紊乱，念珠菌、肠珠菌占优势而厌氧菌明显减少，从而所引发的抗生素相关性腹泻，伪膜性肠炎。,微生态制剂可解除大量抗生素使用或滥用所造成的严重毒副作用。,大量应用细胞毒性药物、激素、同位素、免疫抑制等治疗，以及手术后原因均可直接和间接地破坏机体内正常微生物的生长与繁殖，造成微生态失调，引发各种医源性疾病。,2023/6/28,3、肝脏疾病的防治,双歧杆菌和乳杆菌活菌制剂能抑制肠道腐败菌和产生尿素酶细菌生长,微生态制剂可使肠内菌群恢复正常。因此可改善肝脏的蛋白质代谢，并使肝脏解毒功能得以恢复。,微生态制剂降低肝炎、肝硬化和肝昏迷患者血液中的内毒素水平，改善肝脏功能,2023/6/28,4、便秘的防治,微生态制剂中含有大量的双歧杆菌或乳杆菌，它们在体内代谢过程中产生多种有机酸，使肠腔内pH值下降，Eh电势降低，调节肠道的正常蠕动，缓解便秘,2023/6/28,5、婴幼儿保健,益生菌发酵的产物中，铁、锌、锰和铜的含量增高，其微量元素的含量也有提高。,微生态制剂可以有效地预防和治疗因牛奶喂养婴儿引起的坏死性结肠炎及各种婴幼儿腹泻，并可增强对疾病的抵抗能力。,2023/6/28,6、防治高胆固醇血症,双歧杆菌、乳杆菌的微生态制剂，服后可使胆固醇转化为人体不吸收的粪甾醇类物质,实验证明，食用乳杆菌和嗜热链球菌的酸奶，可降低血液中胆固醇含量的510，这对于治疗和缓解胆固醇血症有一定的疗效。,2023/6/28,7、防治癌症,服用含有双歧杆菌、干酪乳杆菌的微生态制剂，可促进机体内吞噬细胞的活力，增强机体免疫功能，降解肠内亚硝胺等致癌物质，并已发现对癌细胞也有一定的抑制作用。,2023/6/28,8、人常用微生态制剂,米雅BM：为宫入菌（即酪酸菌）芽胞活菌制剂，能促进肠道有益菌群的增殖。丽珠肠乐及金双枝：含有双歧杆菌，口服后在肠道定植，从而阻止有害菌的入侵。整肠生：为地衣芽胞杆菌无毒菌株活菌制剂。培菲康及贝飞达：含有双歧杆菌、嗜酸乳酸杆菌和粪链球菌 乳酸菌素：由无菌鲜牛乳经生物发酵制成。另外还有一些口服液，如“昂立1号”、康必得等也是以活菌及其代谢产物，达到调节肠道菌群的目的。,2023/6/28,阿泰宁，宝乐安：为口服酪酸梭菌活菌制剂，东海酪酸梭菌CGMCC0313-1菌株，可以分泌肠黏膜细胞的重要营养物质酪酸，从而达到修复肠黏膜，消除肠道炎症，营养肠道的目的。并能促进双歧杆菌等肠道有益菌的生长，抑制痢疾志贺氏菌等肠道有害菌的生长，恢复肠道菌群平衡，减少胺、氨等有毒物质对肠黏膜的毒害，恢复肠道免疫功能和正常的生理功能,爽舒宝：为口服凝结芽孢杆菌，凝结芽孢杆菌TBC-169菌株，可以分泌肠道蠕动 促进剂乳酸，促进肠道蠕动，加速排便。,聚克：含有乳酸杆菌，嗜乳酸杆菌和乳酸链球菌三种活乳酸菌。活乳酸菌能在肠内繁殖，产生乳酸，抑制肠道内腐败细菌的繁殖，调整肠道菌群，防止肠内发酵，减少胀气，因而有促进消化和止泻作用。,2023/6/28,五、益生菌制品的安全性,益生菌制品通常作为食品或饮食的补充被人们食用,其含有能够在人类肠道中生存的微生物,大多数已经被广泛地使用多年,对人体的代谢没有副作用。,2023/6/28,当考虑其安全性时,潜在的副作用包括系统的感染、代谢的改变和基因转换。使用益生菌菌株的安全性,至少应进行下列几项评估：,耐药性评估 某些代谢活性的评估 人体试验中不良反应的评估 上市销售后,对出现相关不良反应的病例进行流行病学调查 如益生菌菌株隶属的菌种对哺乳动物为已知毒力菌种,须进行毒力试验；如益生菌菌株隶属的菌种具有潜在溶血活性,须进行溶血试验,2023/6/28,六、微生态制剂的应用原则,1、由细菌或病毒引起的感染性腹泻的早期不宜应用微生态制剂,此时应用无效,2、微生态制剂大多数为细菌或蛋白质,在服用时宜注意过敏反应,3、一般不宜与抗生素、抗菌药、黄连素、活性炭、鞣酸蛋白、铋剂、氢氧化铝同服,以免杀灭菌株或减弱药效,可间隔约2小时,2023/6/28,七、微生态制剂的应用前景,优点：,微生态制剂有其他药不可替代的优点，即“患病治病，未病防病，无病保健”的效果。即使健康人也可以服用，以提高健康水平，而且腹泻病人可以服用，便秘病人也可以服用。,2023/6/28,21世纪是生物科学世纪，也是微生态制剂的辉煌时代，让微生态领域与药学领域互相渗透，相互协作，为研制出更好更多的微生态制剂作出贡献。,2023/6/28,各种动物的微生态研究,猪微生态学微生态分布1.皮肤微生态2.消化道微生态3.呼吸道微生态4.泌尿、生殖道微生态,2023/6/28,猪肠道微生态的建立和演替,猪出生时，肠道是无菌的，不久就有数种微生物侵入肠道，经过生长、繁殖，逐渐形成一个微生物群体。仔猪出生24小时内在空肠、回肠、盲肠和直肠就定植了双歧杆菌、大肠杆菌、乳杆菌、消化球菌、肠球菌、小梭菌、拟杆菌和酵母菌。到8-22日龄达最高峰并形成一个定型的菌群，以双歧杆菌、拟杆菌、乳杆菌、大肠杆菌和消化球菌占优势。42日龄后随着日龄增长各个菌群的数量略有下降，其原因可能与猪的营养与饲料结构的变化有关，如粗纤维等成分的增多。,2023/6/28,猪正常微生物群的生理作用,正常微生物群对猪的细胞免疫、体液免疫、粘膜免疫均有影响，尤其是粘膜免疫。猪的肠道、呼吸道、生殖道等粘膜广泛分布淋巴组织，这些淋巴细胞在微生物群的刺激下产生分泌型IgA，是粘膜表面抗感染的主要物质。正常微生物群对外袭菌(致病菌)有一定程度的拮抗作用。正常微生物群对猪的营养有密切的关系，它们在帮助消化、合成蛋白质、维生素等方面具有重要作用。,2023/6/28,家禽微生态学,一、家禽消化道的特点家禽消化道的特点与其他动物有显著不同，如家禽无牙齿和结肠，但有发达的嗉囊、肌胃和两条盲肠。这类特殊消化道结构，各部位存活着不同的微生物群。如鸡嗉囊内乳杆菌构成最优势菌群(109个/g)，还有链球菌和肠杆菌。腺胃、肌胃与嗉囊菌群相似，仅总菌数有异。小肠为兼性厌氧菌，如链球菌、大肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌，前段少后段多。盲肠内各种厌氧菌显著增加，总数达到1011个/g，拟杆菌、真杆菌、双歧杆菌、消化球菌、梭状芽孢杆菌是最优势菌群，其次是乳杆菌、链球菌、肠杆菌、葡萄球菌、产气荚膜梭菌、酵母菌。而鸭的肠道正常菌群与鸡有所不同，拟杆菌、乳杆菌、弯曲杆菌和双歧杆菌为主。,2023/6/28,家禽微生态的建立与作用,鸡在胚胎期一般是无菌的，但在出壳时，雏鸡受到外界环境细菌的污染，在消化道内很快就有大量细菌生长繁殖，逐渐适应定植下来，形成一个微生物群体。研究雏鸡、育成鸡和成年鸡肠道后段菌群的变化，发现雏鸡随日龄增长，双歧杆菌与大肠杆菌明显增加，肠球菌与厌氧弯曲杆菌逐渐减少，而乳杆菌、消化球菌、类杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌的变化不大。肠道菌群对肠粘膜上皮细胞有显著影响，普通鸡与无菌鸡的小肠长度相当，但普通鸡小肠重量大大超过无菌鸡。实验表明，肠道菌群可使肠壁增厚，肠粘膜上皮细胞腺窝深度增加，丝状分裂活动增强，代谢功能旺盛。正常菌群具有屏障功能。嗉囊中的优势菌是乳酸杆菌，由于它产生的乳酸和少量的短链挥发性脂肪酸，使嗉囊内的酸度下降到pH4.5，有效的控制了嗉囊内微生物的种类。一些研究者用乳酸杆菌活菌制剂饲喂雏鸡和成年鸡可减少沙门氏菌感染，从而达到预防沙门氏菌感染的目的。而给鸡饲喂大量的粪链球菌后，则造成鸡的生长缓慢，解剖发现鸡的十二指肠存在过量的粪链球菌，引起鸡的营养吸收障碍。肠道内细菌具有分解几乎所有氮化物的能力，同时也能合成多种氮化物。普通鸡比无菌鸡能更好的消化饲料中的蛋白质。尤其注意到，排泄于肠道末端和泄殖腔中的尿素氮，通过肠管逆蠕动，转移到盲肠，盲肠含有的大量尿酸分解菌，对这些内源性氮的再循环利用起到重要作用。,2023/6/28,反刍动物微生态学,一、反刍动物消化道的特点反刍动物消化道结构的主要特点是复胃，如牛羊的复胃有瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃组成。前三个胃没有胃腺，主要靠微生物的发酵作用消化饲料，其中瘤胃最大，占复胃的85%，占动物总重量的20-30%，瘤胃微生物区系极为复杂。只有皱胃有分泌胃液的胃腺。牛羊采食粗料后，先进行咀嚼，形成食团后吞咽入瘤胃浸泡，隔一段时间反刍时逆吐至口腔再反复咀嚼，然后再吞入瘤胃由微生物发酵分解。饲料中70-85%的可消化的干物质和粗纤维在瘤胃被微生物分解。,2023/6/28,反刍动物胃肠菌群构成及功能,瘤胃内微生物种类繁多，数量巨大。主要是细菌和纤毛虫，微生物的体积约占瘤胃液的10%，其中细菌和纤毛虫约各占50%，除此还有各种酵母、螺旋体、放线菌、噬菌体等。瘤胃微生物在反刍动物的糖类、蛋白质和脂肪的代谢中起着极为重要的作用。反刍动物需要的能量主要靠瘤胃内发酵形成的挥发性脂肪酸，饲料中蛋白质则被微生物分解先合成菌体蛋白，再被动物消化吸收。反刍动物需要的维生素B族和维生素K，亦主要由微生物合成。在1克瘤胃内容物中，细菌数约为1071012，大多数菌种为厌氧菌，也存在一些兼性厌氧菌。主要包括纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白分解菌、氨基酸分解菌、脂肪分解菌、利用有机酸的瘤胃细菌、产甲烷菌、合成维生素的细菌等。反刍动物瘤胃中微生物区系、数量受动物的种类、年龄、饲养条件、抗生素、疾病、应激等多种因素的影响。纤毛虫同样参与瘤胃内纤维素、半纤维素、果胶、淀粉、氮化合物、脂肪的分解作用。种类多达120多种，每毫升瘤胃液可达200万个，严格厌氧。反刍动物肠道微生物有乳酸菌、双歧杆菌、肠杆菌等，其中乳酸菌产生抑菌物质，可抑制溶血链球菌、肺炎球菌、沙门氏菌、结核杆菌、葡萄球菌等，双歧杆菌除具有抑菌作用外，还可促进肠蠕动，促进钙、维生素D的吸收。,2023/6/28,水生动物微生态学,一、鱼类微生态学鱼类体表和肠道等处定居着各种各样的微生物。据研究，鱼体表面每平方厘米的粘质层中含有千万到上亿个细菌。淡水鱼类以假单胞菌、无色杆菌、气单胞菌等占绝对优势，而海水鱼类则以无色杆菌、弧菌、假单胞菌、黄色杆菌、微球菌占优势。鱼类胃肠道较短，结构相对简单，微生物种类和数量相对较少，受环境和食物链影响差异较大。微生物种群主要有拟杆菌、气单胞菌、酵母菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、梭状芽孢杆菌、假单胞菌、葡萄球菌、需氧芽孢杆菌等。动物食性的鱼类还含有较多的链球菌和厌氧芽孢杆菌;植物性的鱼类则有较多的噬酸乳杆菌和双歧杆菌;杂食性的鱼类如罗非鱼则弧菌和气单胞菌占绝对优势。当水环境恶化、鱼的密度过大或滥用抗生素时，鱼类的体表或肠道微生态平衡受到破坏，其相对简单的微生物菌群发生更替，而失去微生态平衡，各种病害随之发生。如鳗鲡容易发生溯河性微生态失调和寒冷性微生态失调，通过服用微生态制剂可以显著缓解以上症状。,2023/6/28,对虾微生态学,虾类在水中有昼伏夜出的生活习性，大部分时间以底栖生活。杂食性，因而肠道菌群反映了沉淀物的菌群并以假单胞菌、气单胞菌、芽孢杆菌属占优势。对虾发育到蚤状幼体期主要吞噬细菌和一些单细胞藻类，在水中的优势菌(弧菌)成为虾肠道中的优势菌，也是含菌数最多的时期。对虾经过120天达到成体期后，假单胞菌占优势，如果气单胞菌和弧菌占优势，生长不良。弧菌是一种机会性或条件性致病菌，当虾体抵抗力衰弱、受伤或别的疾病发生，容易引起弧菌的二重感染。105个/ml弧菌是对虾弧菌发病的临界值。对虾腮及肠道的正常微生物群与水环境、食物形成相对平衡的微生态系，正常虾池条件下是稳定的。但当水温变化、水质污浊、有机物含量过高、池底恶化、溶氧量低、虾池菌数超过临界值、对虾发病、滥用化学药物和抗生素时，生态平衡遭到破坏，一些正常菌群受到抑制，而一些有害菌或机会性致病菌大量繁殖，就会引起对虾大规模爆发疫病。,2023/6/28,动物微生态是一门新学科，它的产品是形态、分类、特征、功能、数量等各个方面差异巨大的活菌，没有办法制定一个科学的产品标准。和我们过去接触的化学品是完全不同的物质形态，所以用化学品的评价标准来运用与微生态产品，是不科学的做法。这也是为什么微生态制剂在全世界发展了30多年，除酸乳外始终没有合适的统一标准的原因。微生态如何标准化，这个问题全世界的生物学家们还要继续探讨下去。,2023/6/28,谢谢！,