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關鍵詞:腦損傷 促炎因子 小膠質細胞 益生菌 調腹通絡 兒童
Theoretical mechanism of "Tiaofu Tongluo" combined probiotics in improving brain injury sequelae in neonatal
WEI Yuhui LI Ruishi HE Si FENG Zhaocai
First Teaching Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine;
Abstract:Through combing the recent related literatures, a study is conducted on the theory and feasibility of carrying out the therapy of "Tiaofu Tongluo" combined with probiotics to improve the brain injury sequelae in the neonates with the starting point of the role of pro-inflammatory factors in brain injury and the role of probiotics in improving the central nervous injury by inhibiting the expression of pro-inflammatory factors.
Keyword:Brain injury; Pro-inflammatory factors; Microglia; Probiotics; Tiaofu Tongluo; Child;
新生兒腦損傷是指發育中的大腦受累于早產、缺氧缺血、感染等危險因素所導致的腦部病理性損傷,表現為腦發育不全、腦性癱瘓等。腦損傷的早期診斷價值隨著B超、CT等的廣泛應用有所提高,然其所導致的神經系統后遺癥在提高兒童致殘率的同時,嚴重影響我國人口素質的提高,一直以來是兒童康復醫學領域所關注的重點問題。臨床中在遵循早發現、早診斷、早治療的原則下,對于腦損傷后遺癥的康復治療多從內源性降低損傷與外源性調節肌張力兩方面著手。
中醫康復理療技術如針灸、推拿在改善腦損傷后遺癥方面具有獨特優勢,近年來在臨床中得到廣泛的應用。“調腹通絡療法”是以臟腑經絡理論為支撐,以臟腑與肢體推拿、佐以頭針與舌針為徑,以疏經通絡為目的所創立的一套規范化療法,前期項目組通過該療法在外源性調節腦損傷后遺癥患兒的肌張力與改善不隨意運動等方面取得顯著成效。為了進一步改善腦損傷患兒的預后,降低神經系統后遺癥的發生率,在康復治療中如何結合損傷原因,佐以進一步的針對性干預或將是改善中樞神經損傷預后的重要靶點。
腦損傷的原因可概括為早產、缺氧缺血、感染,三者均可造成腦部病理性損傷,然臨證中,因缺氧缺血所導致的腦白質損傷較為常見,結合臨床中對該類患兒的臨床影像學資料分析,多數患兒頭顱MR均提示髓鞘發育不良、腦白質損傷、腦室周圍白質軟化等,進一步的研究則發現宮內感染時炎癥反應中的促炎因子白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等可導致腦白質損傷,廖映燁等[1]研究也表明,促炎因子不僅可導致早產及異常的免疫應答,在損傷神經細胞的同時影響白質髓鞘化進程,還可以通過影響凝血誘導血栓形成,加重缺氧缺血程度。因此我們對出現此類影像學結果的原因進行分析,腦損傷的發生可能與圍產期各種因素導致的促炎因子過量釋放有關,本文擬以促炎因子為切入點,從中西醫結合角度論述“調腹通絡”聯合益生菌改善新生兒腦損傷后遺癥的理論基礎與可行性。
1 促炎因子在腦損傷中的作用
腦白質損傷是一種常見的腦損傷,包括腦室周圍白質軟化,其中白質的形成與少突膠質細胞的成熟程度緊密相關,其損傷的原因主要在于損傷了白質中不成熟的少突膠質前體細胞,進而影響成熟的少突膠質細胞形成髓鞘,阻礙了髓鞘化進程,而髓鞘化進程的延緩進一步影響粗大運動與精細運動的發育進程,其中粗大運動與精細運動是評價神經系統發育的兩個重要指標,通過對臨床中腦損傷患兒的查體與peabody量表的評價結果分析,腦白質損傷患兒存在粗大運動、精細運動與自身年齡發育不對稱的現象,因此對于出現這一現象的原因值得進一步探究。
腦損傷的發生并非是特定因素單獨作用的結果,而是在多因素的相互作用下造成的多系統聯級損傷,因少突膠質前體細胞對缺氧缺血與炎癥反應易感,而炎癥反應會進一步加重缺氧缺血程度,因此二者的聯級作用尤其是炎癥反應或是造成腦室周圍白質軟化的關鍵。通過對相關研究的總結,促炎因子在腦損傷發生中的機制在于在宮內感染條件下,促炎因子TNF-α、IL-Iβ的過量釋放可以提高血腦屏障的通透性,導致星形膠質細胞與小膠質細胞的異常激活,進一步釋放TNF-α、IL-1、IL-6,增加細胞毒性作用,加重對組成白質與髓鞘結構的少突膠質前體細胞的損傷,破壞軸突結構,影響髓鞘化能力,導致髓鞘發育延遲[2]。不僅如此還會造成樹突損傷、突觸聯系減少[3]。最終形成腦室周圍白質軟化的病理基礎,造成神經傳導沖動障礙,影響遠端肢體調控。
而近期研究發現胃腸道中微生物的定植量不僅10倍于人類細胞總數,更是人類基因數量的100倍[4],且腸道中包含了70%~80%的人體免疫細胞,腸道微生態的失調也會造成微生物相關模式分子激活固有免疫細胞產生促炎與抗炎因子,擴大炎癥反應,是造成腦損傷發生的潛在機制[5]。尤其是圍產期為應對宮內感染以及對早產兒預防性的抗生素使用,會導致母體與嬰幼兒腸道菌群紊亂,一方面降低啟動神經元發育與突觸形成的腦源性神經生長因子表達量,影響認知,另一方面致病菌如梭菌的增多及腸道微生物的異常代謝產物,會降低腸道屏障通透性,提高機體IL-1與IL-6水平的同時,也使得其能夠透過腸道屏障與腦內相應受體結合,對大腦白質造成損害[6],降低大腦的正常發育程度。
2 腸道微生物對促炎因子的抑制作用
小膠質細胞與星形膠質細胞對于血腦屏障的通透性具有雙刃劍的作用,需要辨證看待,二者一方面隔絕外來炎性產物對大腦的侵襲,另一方面其異常的激活又會導致促炎因子的過量釋放,影響大腦的發育與功能。因此維持二者的成熟與穩態對于中樞神經系統發育與損傷的修復具有重要意義。近期研究發現益生菌可以通過改善腸黏膜屏障、血腦屏障、神經膠質細胞等從內源性抑制機體的炎癥反應,并改善中樞神經炎性損傷癥狀。因此對于其潛在作用機制的分析或將是研究中樞神經損傷機制與降低內源性損傷治療方案的重要靶點。
2.1 腸道微生物對中樞免疫的影響
小膠質細胞是大腦的固有免疫細胞,具有營養與影響神經元發育及通過補體相關信號與調節谷氨酸受體參與突觸的修剪與成熟的作用,對于大腦神經環路的形成具有重要意義[7]。因此如何抑制小膠質細胞的過度活化與激活,改善神經炎癥,減少神經元損傷,控制疾病的進一步進展是改善中樞神經系統疾病的重要研究內容與方向[8]。研究顯示腸道微生物不僅可調控小膠質細胞的成熟與功能,其代謝產物短鏈脂肪酸還可以影響小膠質細胞的先天免疫與穩態,通過對其高效應對炎性反應的調控,穩定循環中的抗炎與促炎因子水平,進而抵御細菌與病毒的攻擊[7,9]。間接說明了腸道微生物可以通過免疫途徑發揮抑制促炎因子過量釋放的重要作用。盡管現今對于子宮無菌論學界仍具有不同看法,但據研究顯示母體中腸道菌群的缺失可明顯影響胎兒大腦中的小膠質細胞[10],進而影響早期大腦發育的程度與先天免疫功能,可能是后期神經發育不良結局的又一重要原因。
星形膠質細胞是包括小膠質細胞在內的中樞神經系統的另一固有免疫細胞,生理上具有控制血液灌注、調節離子濃度與神經營養物質、調控血腦屏障的作用,病理上其過度激活不僅產生細胞毒性,也會導致炎癥因子過量釋放[11],而腸道微生物可以通過代謝飲食中的色氨酸,將其轉化為AhR激動劑,并作用于星形膠質細胞對中樞神經系統的炎癥進行限制與損傷修復[12],進而減輕損傷的程度。
2.2 腸道微生物對腦損傷的改善作用
隨著腸道微生態研究的進一步深入,諸多證據表明腸道微生物在腦發育與改善腦損傷中發揮著重要作用,因此微生物制劑如益生菌現已在臨床中用于改善諸多中樞神經系統疾病并取得一定成效。就目前的研究發現其改善腦損傷的作用機制在于:益生菌制劑如雙歧桿菌一方面可參與免疫調節,抑制促炎因子水平,其作用方式在于直接作用于腸道,在強化腸道黏膜屏障加強腸道免疫系統同時,生成抗菌肽,進而降低血漿中IL-6和TNF-α水平,最終抑制由脂多糖所誘導的炎癥[13-15]。此外還可以通過影響5-羥色胺水平發揮神經元保護作用[7,16],并間接作用于緊密連接蛋白促進血腦屏障的形成[17],減少炎癥因子對中樞免疫系統的異常激活。另一方面通過調節海馬體與杏仁核的數目與形態、白質與血腦屏障發育及通過降低糖皮質激素水平參與下丘腦-垂體-腎上腺軸對神經膠質細胞的調控,進而影響大腦發育進程,并通過調節腦源性神經生長因子等物質對腦部發育予以營養支持[18]。
通過對益生菌改善腦損傷的作用機制分析可得出:益生菌對下丘腦垂體腎上腺軸的建立與調節及免疫調節的功能對于腦損傷的修復具有重要意義,可能是其潛在的病因與內在修復機制之一。
3 調腹通絡療法及作用機制
“調腹通絡療法”是基于臟腑經絡理論與小兒生長發育特點,并通過長期臨床經驗的總結與積累而總結出的一套規范化療法。該療法分為“調腹”和“通絡”兩大基本模塊,其中“調腹”模塊包括腹部推拿六法以及辨體捏脊,腹部推拿六法即通過均勻、持久、深透的手法作用于腹部穴位與經脈,進行摩腹、推腹、點腹、揉腹、牽腹、順腹的基本操作。基于中醫臟腑經絡理論,“調腹”的作用機制在于通過手法作用于腹部巡行經絡,尤其是對沖任督帶及脾胃二經進行重點按揉,調節臟腑氣機,促進氣血生化,充養腦髓;此外陰陽失調是疾病發生發展的內在原因,而陰有無限可分性,其中腹為陰,背為陽,任督二脈起于胞宮,巡于腹背,會于齦交,為陰陽之海,并與腦部相連,通過腹部推拿與辨體捏脊的結合,在調整腹背陰陽的同時平衡整體陰陽狀態,進一步改善腦部血供。基于現代腦腸軸理論,即腦與腸道間通過腸道微生物及腦腸軸進行雙向交流,通過手法的按揉使作用力從肌表滲透到腹部臟器,帶動腹部肌層收縮,促進腸道蠕動,在改善局部血液循環的同時改善腸道內環境與微循環,減少致病菌對腸黏膜屏障的激活,降低促炎因子如TNF-α的釋放水平[19],進而降低對腦部的損傷。而“通絡”模塊則包括通經絡與通腦絡,通過按揉、點按、牽拉等手法作用于頭面頸部與四肢的穴位及肌群,搭配頭針、體針及舌針的應用,共奏疏經通絡,行氣活血,開竅醒神之功,其機制在于一方面改善腦損傷后因局部血流低流速、高阻力所致的氣血運行不暢,日久瘀阻經絡之狀態;另一方面基于生物全息理論,通過頭針與舌針的刺激起到外治肢體,內治臟腑的作用。前期課題組的研究已經證實“調腹通絡療法”對于改善腦損傷患兒肌張力、便秘、不隨意運動、髖關節屈曲等癥狀具有良好效果[20-24],在提高患兒生活自理能力的同時,也減輕了家長的精神與經濟負擔。
4 討論
腦白質損傷是常見的腦損傷多數患兒存在神經系統后遺癥,通過研究發現小膠質細胞的異常激活可以造成腦白質的損傷,而腸道微生態的穩定與否影響小膠質細胞的成熟與功能。維持腸道微生態的穩定可以提高小膠質細胞的免疫調控功能,進而提高其抗侵襲能力。內源上,益生菌或將在腸道微生態的維穩中與改善炎癥反應中起重要作用。嬰幼兒時期大腦具有較強的代償與修復能力,外源上適量的刺激如“調腹通絡”等可以提升神經突觸的可塑性,進而修復圍生期大腦結構的損害,以解決兒童康復的關鍵問題即降低神經后遺癥率[25]。且越早期干預越能有效改善炎性損傷[26]。“調腹通絡療法”是我團隊在中醫理論基礎與長期臨床實踐中總結出的對于腦損傷患兒肢體外源性康復,提高其生活自理能力的一套規范化療法,尤其是痙攣型腦癱的治療為我團隊的特色與優勢,在診斷、康復、評估等方面具有豐富的臨床經驗,前期課題研究已證實該療法的臨床療效顯著。
通過對應用“調腹通絡”聯合益生菌進行理論與可行性的探討,發揮二者的共同作用,一方面從內源上降低炎癥因子水平,減少炎癥因子對少突前體細胞的攻擊,修復髓鞘與突觸,一方面從外源上改善肢體功能狀態,為臨床中因免疫炎性反應所造成的腦損傷后遺癥進行康復治療提供新思路。但是盡管基于腦腸軸理論基礎,越來越多的證據表明益生菌有利于中樞神經系統損傷的修復,然由于益生菌種類繁多,如何有效的作用于靶點仍存在一定程度的研究匱乏,未來仍然需要大量的動物實驗觀察提供作用機制基礎。
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關鍵詞 雙歧桿茵 化療 腸黏膜屏障
Abstract Objective:To investigate the protective effect to intestinal mucosa barrier of microecologics bifido used to treat children with malignant hematopathy chemotherapy.Methods:60 cases of children with malignant hematological disease were randomly divided into treatment group and control group.The two groups were determined index after chemotherapy.The indexes include the ratio of urinary fructose and mannitol(L/M),plasma two amine oxidase(DAO),endotoxin(ET),tumor necrosis factor alpha(TNF-α) and immunoglobulin A(IgA).Results:The differences between the two groups were not statistically significant before treatment.After treatment,it is increased in two groups of L/M,DAO,ET and TNF-α and IgA values are lower than those before therapy.The difference was statistically significant(P
Key words Bacillus bifidus;Chemotherapy;Intestinal mucosal barrier
腸道是機體最大的細菌和內毒素儲存庫,正常情況下機體與正常菌群之間保持著動態的微生態平衡。一旦這種生態平衡和生物屏障被破壞,就可使大量的細菌和內毒素經門脈系統進入體循環造成腸源性內毒素血癥和細菌縱向易位,并在一定條件下激發細胞因子和其他炎性介質的連鎖反應引起全身器官的損害[1,2]。目前關于微生態制劑對化療后腸黏膜屏障功能的影響的研究較少,本文研究了微生態制劑對惡性血液病患兒腸黏膜屏障功能的保護作用,報告如下。
資料與方法
2011年10月-2012年10月收治惡性血液病患兒60例,其中淋巴瘤40例,白血病20例,化療方案為淋巴瘤用CAM、BB等;白血病用CAM、DAE等。所有患者均經知情同意,隨機分為兩組,治療組和對照組。治療組男16例,女14例,平均年齡(7.1±1.4)歲;對照組男15例,女15例,平均年齡(7.0±1.5)歲,差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。
治療方法:治療組于化療當天開始口服微生態調節劑雙歧桿菌三聯活菌膠囊,劑量按藥品說明書規定劑量口服,至骨髓抑制Ⅳ級時停止。對照組應用藥物與貝飛達膠囊外形、氣味均一樣,服用方法與治療組相同。
檢測指標:兩組患兒化療后均用高壓液相色譜法檢測尿中乳果糖/甘露醇(L/M)(經胃管予以含乳果糖10g,甘露醇5g的測試液60ml,6h后取尿檢測),L/M正常值O.0360±0.0008。于上述時間點采靜脈血用鱟試劑盒檢測血漿內毒素,用ELISA試劑盒檢測腫瘤壞死因子(TNF-α)及免疫球蛋白A(IgA),用分光光度法檢測血漿二胺氧化酶(DAO)。
統計學處理:資料表達均用(x±s)表示,應用SPSS10.0進行統計學檢驗。計量資料應用t檢驗。P
結 果
治療前兩組患兒各項指標差異無統計學意義。治療后,兩組患兒后L/M、DAO、ET、TNF-α數值較治療前升高,IgA數值則較治療前降低,差異有統計學意義(P
討 論
目前認為,化療后機體免疫功能低下發生內源性感染,正常微生物群定位出現變化,導致細菌過度繁殖,出現不同程度的感染使得病原菌耐藥機制復雜化,耐藥菌的治療比較困難。化療期間菌群失調發生率較高,考慮與粒細胞下降、免疫系統低下有關[3]。糾正菌群失調常用制劑多含雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、糞鏈球菌等,其中雙歧桿菌是非致病性的、能抵抗胃酸和腸道酶類消化作用,且能附著于小腸上皮并能調節黏膜免疫反應的微生物。雙歧桿菌的細胞壁可黏附于腸黏膜上皮細胞防止致病菌的入侵,并通過多種方式抑制有害菌的生成的小分子量親脂分子,具有明顯的抗菌活性,可以抑制細菌進入細胞內,甚至殺滅細胞內的細菌[4~6]。
D/M是臨床最常用的反映腸道黏膜通透性的指標,具有檢測快速、準確、重復性好的特點。腸黏膜通透性改變可準確反映腸黏膜損害。本研究顯示惡性血液病患兒化療后D/M增高,應用微生態制劑貝飛達后,相對于對照組來說,能明顯緩解D/M升高,表明其能改善腸道黏膜通透性,降低應激反應。DAO是反映小腸黏膜結構和功能的較為理想的指標。當腸黏膜細胞受損時,DAO由胞內釋放入血,或隨壞死脫落的腸黏膜細胞進人腸腔導致血漿和腸腔DAO活性增高而腸黏膜內DAO活性降低。因此,血漿中DAO活性的增加,可說明其腸道黏膜損傷程度。研究顯示貝飛達能明顯緩解DAO升高,表明其對受損腸黏膜生物屏障具有保護作用。腸道是人體最大的免疫器官,大約80%的免疫蛋白來源于腸道,體內60% IgA由腸黏膜分泌。通過檢測血IgA含量可間接反應腸道黏膜免疫屏障功能變化。
綜上所述,惡性血液病患兒化療后應用微生態制劑可能通過改善腸道黏膜通透性、減輕腸道細菌內毒素移位及改善免疫功能等作用,對惡性血液病患兒化療后腸黏膜屏障功能具有一定的保護作用。
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關鍵詞:微生態制劑 作用機理 應用
中圖分類號:G71 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0006-01
1947年,外國學者首次用乳酸菌飼喂仔豬后發現,乳酸菌可有效改善豬營養狀況,增加其體質量。但微生態制劑一直沒有得到深人研究,直到20世紀60年代才開始逐漸被實際應用于畜禽養殖。目前,我國的年使量已超過1000t。
1 微生態制劑
1.1 微生態制劑的定義
微生態制劑,又名益生素、生菌劑、活菌劑。動物微生態制劑是獸醫生物制品的一種,它是根據動物微生態學基本原理研制的用于調節動物機體微生態平衡,增強動物對腸內有害微生物的抑制作用或通過增強非特異性免疫功能來預防疾病,從而促進動物生長或提高飼料轉化率的一類藥物或飼料添加劑[1]。
1.2 微生態制劑的分類
微生態制劑中,其常用的菌種有:乳酸桿菌類(嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌、糞鏈球菌等)、芽抱桿菌類(地衣芽抱桿菌、枯草芽抱桿菌、蠟樣芽抱桿菌)、酵母類(釀酒酵母、石油酵母)。
2 微生態制劑的作用原理
2.1 微生態系統的定義
微生態系統指在一定結構的空間內,正常微生物群以其宿主的組織和細胞及其代謝產物為環境,在長期進化過程中形成的能獨立進行物質)能量及基因相互交換的統一生物系統(Biosystem)[2]。當原有的微生態平衡受到破壞時,不同菌群優勢的變化在臨床上則表現出不同的疾病癥狀。如果找到可以用幫助重建微生態平衡的方法,則可以更快更有效地治愈該部位疾病。
2.2 微生態制劑的作用機理
微生態制劑進入機體內主要通過一些物質的生成和對腸道微生物區系的改變而發揮作用,其作用機理相當復雜,而且在理論上的研究進展還比較慢,目前主要有以下幾個理論和假說[3]。
2.2.1 微生物優勢種群理論
正常動物腸道內的微生態平衡時有益微生物占絕對優勢,對整個種群起控制作用。一旦該優勢種群受到破壞,失去這種優勢,就會導致動物微生態失衡,致使動物發病。微生態制劑的使用可以補充或恢復優勢種群,使失調的腸道微生態重新達到平衡。從而使動物健康得到恢復。
2.2.2 生物屏障理論生物屏障理論
又稱生物頡頏理論,也稱嵌合作用。正常微生物群構成機體的防御屏障,其中包括生物學屏障和化學屏障,微生態群有序地定植于黏膜、皮膚等的表面或細胞間形成的生物膜樣結構上。形成一層生物膜,封閉了致病菌的侵入門戶,起著占位爭奪營養、互利互生等生物共生或頡頏作用。
2.2.3 增強機體免疫功能,抵御感染
微生態制劑可作為非特異免疫調節因子,通過細菌本身或細胞壁成分刺激宿主免疫細胞,使其激活,能有效提高機體免疫力和巨噬細胞的活性。激發機體體液免疫和細胞免疫。增強機體免疫力和抗病力。
2.2.4 生物奪氧理論
微生態制劑中有益的耗氧微生物在生物體內定植,消耗環境內的氧氣,可降低局部氧分子的濃度,有利于專性厭氧菌的定植和生長繁殖,而需氧與兼性厭氧菌下降。使腸道微生態平衡恢復正常,以達到治病的目的。有些微生態制劑含有蠟樣芽孢桿菌和枯草桿菌等需氧芽孢桿菌,這些菌不是正常菌群的主要成員,在腸道不能長期定植。但能迅速消耗氧,使pH迅速降低,從而有利于雙歧桿菌與乳酸桿菌的生長。
3 微生態制劑的應用和研究現狀
3.1 微生態制劑的應用背景
由于抗生素有抗藥性、殘留性、二重感染等特性,歐盟己全面禁止抗生素作為動物的飼料添加劑,其他各國也在加大對抗生素的限制,目前的研究認為,抗生素的負面效應主要有:長期使用抗生素會導致細菌產生抗藥性,其耐藥性因子的傳遞頻率雖然只有,但由于細菌數量大、繁殖快,在這一頻率下,仍造成抗藥菌株的擴散、蔓延,而且可以使一種細胞產生多種耐藥性[4]。
3.2 微生態目前的應用現狀
日前在實際應用中,各國都有其法律的規定。在美國準許直接飼喂的微生物報道已有43種。但用于商品化生產的主要有嗜酸乳桿菌、糞鏈球菌和枯草桿菌、酵母菌、米曲霉等。日本主要使用枯草桿菌、納豆芽抱桿菌、乳酸桿菌、乳酸球菌、酪酸菌等。我國正式批準生產的菌株主要有蠟樣芽抱桿菌、枯草芽抱桿菌、乳酸桿菌、乳酸球菌、酵母菌等。在市場上,國外生產廠家使用最多的是Toyoi菌(抱子型桿菌培養物,從土壤中分離),其次為酪酸菌及Bifid (初代培養雙歧桿菌)。
國內外關于水產養殖用微生態制劑的研究大局限于應用效果方面,而對于推廣應用方面的研究,到目前為止僅發現中國水產科學研究院南海水產研究所主持《微生物改良養殖生態技術的推廣應用》,除此以外,暫無發現有關微生態制劑推廣應用文面的報道。國外關于微生態制劑的研究比較早與相對成熟,對我國的相關研究具有一定的借鑒意義。
4 前景和展望
我們必須清楚的認識到并不是所有的益生菌都是絕對安全的。有的益生菌含有的抗藥因子可以通過基因物質的交換轉移到正常的腸道菌群中、現在有人把含有抗藥因子的基因工程菌用做益生菌,其結果將會和濫用抗生索一樣,制造出任何抗生素都無法消滅的超級細菌,給人類造成更大的威脅。綠色飼料添加劑的開發已是大勢所趨,值得指出的是,在研究益生菌的同時,必須下大力氣研究動物腸道菌菌群自身的特點及與寄主和環境之間的關系,才能設計出新一代高效的微生態制劑。
參考文獻
[1] 黃永慶,陳學豪.復合微生態制劑在水產養殖中的應用[J].飼料研究,2004(7):42~43.
[2] 張雅萍,史政榮.益生茵對燒傷大鼠腸道膜茵群和sIgA的影響[J].中國微生態學雜志,2004,16(5):257~259.
關鍵詞 微生物;現代農業;應用
中圖分類號 S182 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2012)23-0225-01
1 微生物農藥在植物保護方面的應用
從廣義上來說,利用活體微生物或其產生的代謝產物來防治病蟲草害的農藥稱為微生物農藥。從狹義上來說,只利用活體微生物來進行病蟲草害防治的農藥稱為微生物農藥,包括病毒、細菌、真菌等微生物活體。從防治對象可以將微生物農藥劃分為微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、微生物除草劑和微生物生長調節劑等[1]。
1.1 微生物殺蟲劑
微生物殺蟲劑包括細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑以及昆蟲病毒殺蟲劑等。例如,蘇云金芽孢桿菌能產生α-外毒素、β-外毒素、γ-外毒素和δ-內毒素。其中主要的殺蟲活性成分是δ-內毒素,破壞昆蟲腸道內膜,使細菌易于侵襲、穿透腸道進入血淋巴,最終導致昆蟲死亡[2-4]。在中國、美國、俄羅斯等許多國家,真菌殺蟲劑已廣泛應用于農作物害蟲以及城市昆蟲綜合防治,當下全球已生產出60多個真菌殺蟲劑產品。如應用效果最佳的白僵菌,截至2004年,全球7個國家登記了17個白僵菌殺蟲劑品種,我國也于2006年登記了球孢白僵菌[1]。
1.2 微生物殺菌劑
利用微生物的寄生、拮抗、溶菌等作用來抑制、滅殺植物病原微生物生長的生物制劑稱為微生物殺菌劑。微生物殺菌劑開發的市場前景非常廣闊,增值潛力大,必將成為未來重要的商業化生物農藥[5]。例如,枯草芽孢桿菌制劑是一種很好的微生物殺菌劑,能穩定地在土壤及作物表面定殖、產生抗生素并分泌刺激植物生長的激素,并可誘導寄主產生抗病性,現已在美國、澳大利亞、瑞士、中國等多個國家注冊登記。
1.3 微生物除草劑
利用植物病原微生物和其活性代謝產物來進行除草的微生物制劑統稱為微生物除草劑。如美國Applied公司開發的棕櫚疫霉(Phytophthora palmivora )防除柑橘園雜草莫侖藤(Morrenia odorata Lindl.)[1],其防效高達96%以上,是世界上首個微生物除草劑產品。
2 微生物在茶葉領域的應用
微生物在茶樹生長、茶樹保護、茶葉保鮮、茶葉廢棄物處理、茶葉綜合利用等方面都起著重要的作用。特別是在茯磚茶的加工生產中,微生物對茯磚茶的品質起到了關鍵性的作用。由于茯磚茶中的優勢菌冠突散囊菌在渥堆、發花過程中能起到改善茯磚茶的色香味品質等作用,并且通過冠突散囊菌發花后的茯磚茶對人體能起到減肥、降血壓、降血糖、降血脂、提高人體免疫力等作用,故而茯磚茶越來越受到消費者的青睞,學者們對冠突散囊菌的研發也越來越活躍。
3 微生物在農業環保中的應用
微生物在農業環境保護方面起著重要的作用,微生物可以降解土壤中的化學農藥如滴滴涕、2,4-D、硫磷等,并在污水處理、體廢棄物轉化、沼氣生產方面都有著重要的應用。污水處理是基于水體自凈原理,即利用微生物催化作用以及代謝活性,在有氧或厭氧情況下分解污染物質。在體廢棄物轉化方面,如今一些農村使用的堆肥發酵,就是利用微生物處理體廢棄物,堆制肥料能夠殺滅大部分病原菌、蟲卵和雜草種子。沼氣就是有機質在厭氧情況下,經過微生物的分解作用所產生的生物氣,其發酵過程,主要是微生物分解廢棄物,將其轉化為甲烷氣體。
4 微生物肥料在現代農業領域的應用
微生物肥料也叫做生物肥料、生物菌肥等,該肥料的應用主要是通過肥料中的微生物活動和其產生的代謝產物來達到特定的肥料效果[6],且在使用過程中不會對環境造成污染。微生物肥料主要包括生物菌肥和復混生物菌肥,它除了環保外,還具有節能降耗、活化土壤養分、促進作物根系活力等特點[7-8]。呂愛英等研究顯示,微生物肥料能提升花生、辣椒的產量,分別能提高7.5%、20%。劉生戰等的研究表明,基施生物菌肥可以有效降低小麥株高,增加穗長、穗粒數,能使小麥增產5.65%。宋志偉等的試驗顯示,施用復合微生物肥料能夠使蔬菜增產9.2%~39.6%,并可改善茄果類蔬菜經濟性狀,增加辣椒和茄子的果長、果重,提升番茄單果重以及單株產量。
5 應用前景展望
除上述應用領域之外,筆者認為,微生物在生物質等能源方面也將會有較廣泛的應用,如微生物產生的纖維素酶、半纖維素酶可以把木質纖維素降解成葡萄糖,葡萄糖經酵母等微生物發酵可生成乙醇燃料。又如,可以利用產甲烷菌將自然界儲藏量最豐富的可再生資源轉化成甲烷等[9-10]。
6 參考文獻
[1] 陳源,卜元卿,單正軍.微生物農藥研發進展及各國管理現狀[J].農藥,2012,51(2):83-89.
[2] 沈寅初,張一賓.生物農藥[M].北京:化學工業出版社,2000:14-15.
[3] 喻子牛.微生物農藥及其產業化[M].北京:科學出版社,2000:1-12.
[4] DOUVILLE M,GAFNE F,BLAISE C,et al.Occurrence and Persistence of Bacillus thuringiensis(Bt) and Transgenic Bt Corncry1 Ab Gene from an Aquatic Environment[J].Ecotoxicology andEnvironmental Safety,2007, 66:195-203.
[5] 招衡,張翼翾.生物農藥及其未來研究和應用[J].世界農藥,2010(2):26-34,40.
[6] 于愛紅.微生物肥料在農產品生產中的應用[J].吉林蔬菜,2010(1):70.
[7] 褚冰倩,喬文峰.微生物肥料在農產品生產中的應用[J].現代農業科技,2011(9):198.
[8] 袁龍剛,張軍林.微生物資源在現代農業中的應用[J].陜西農業科學,2006(5):84-86.
[關鍵詞]微生物檢驗;抗菌藥物;規范化
[中圖分類號]R446.5
[文獻標識碼]B
[文章編號]1006-1959(2009)07-0054-01
2004年8月由國家衛生部等單位了《抗菌藥物臨床應用指導原則》,明確規定診斷為細菌感染者,方有指征應用抗菌藥物,盡早查明感染病原,根據病原種類及細菌耐藥敏感試驗結果選用抗菌藥物。今年3月25日《衛生部辦公廳關于抗菌藥物臨床應用管理有關問題的通知》公布實施。順應合理使用抗菌藥物的需要,微生物實驗室的工作必須加強。
選擇微生物檢驗項目、標本采集和運送方法直接影響標本的檢驗質量。對病原的檢出是確診感染性疾病的主要依據。標本采集與處理不符合要求,則細菌培養的結果毫無意義,甚至使檢驗結果誤導臨床,延誤對患者的正確治療,會造成嚴重后果。微生物檢驗質量控制的主要內容之一,就是對標本采集的規范化。對不同的標本進行微生物培養及采集、運送應嚴格按照醫政司頒布的操作規范進行。
目前從標本采集到給臨床以明確的病原學診斷和抗生素敏感試驗結果費時較長,需要2~3d甚至更長,此時病人的病情已發生了變化,檢驗報告對于治療而言失去了一定的價值。為讓臨床醫師及時了解病原學檢驗情況,要建立微生物檢驗分級報告制度即先報告涂片染色結果,再依次報告培養、鑒定和藥敏結果以及耐藥菌的初篩、確認結果[1]。臨床標本直接涂片檢查對快速診斷或提示某些感染有實用價值,要作為臨床微生物實驗室檢驗常規步驟開展。病原菌的培養檢出,對于感染的確診,抗菌藥物的選用和治療效果有重要意義,結合臨床考慮有特殊病原的可能時(如厭氧菌、結核桿菌、真菌等),應采用特殊培養基提高陽性率。血培養時如病人已接受抗菌藥物治療,培養基內需加入抗生素吸附裝置。痰標本接種3種培養基,即血、巧克力、麥康凱瓊脂培養基。腹瀉病人腸道病原微生物的檢測,根據世界衛生組織(WHO)腹瀉病綱要和我國衛生部臨床檢驗中心有關操作規程進行。日常工作需設計合適的質控頻率進行質控。質控菌株與常規標本一起進行,不能為質控菌株設計單獨操作程序,不能專人專做。質控標準菌株的特性發生改變時要及時更換,在做生化和免疫試驗時一定要設立陰、陽性對照。參加室間質控評比,不斷提高技術水平。及時更新程序性文件,完善實驗室質量保證體系。采用先進技術,做好病原微生物快速檢測和鑒定工作。近年來,病原菌的檢測已向標準化、微量化和快速簡便方面發展,隨著現代分析技術和分子生物學技術的發展,氣相色譜、單克隆抗體、核酸雜交、PCR擴增等技術,已用于病原微生物的快速檢測和鑒定。