概述
人体血清胆固醇水平过高是引发心脑血管等疾病的主要因素之一,研究表明人体血清胆固醇每高出正常水平 1 mmol,导致心血管疾病的风险便增加约 35%,血清胆固醇水平每降低 1%,患心血管疾病几率便下降 2-3%。
通过降低血清胆固醇水平来对心血管疾病进行防治是一种实效可行的研究思路并且具有其潜在应用价值和市场空间。
脂质是指一类不溶于水而溶于有机溶剂的物质,按其结构可分为单纯脂质(中性脂肪和胆固醇)和复合脂质(甘油)磷脂和(神经鞘)糖脂。胆固醇通常以游离态或酯化状态广泛分布在全身各组织,其中在肝、肾、肠等内脏组织以及脑等神经组织等含量较高。胆固醇,又称胆甾醇,是一种环戊烷多氢菲的衍生物,不同的固醇碳原子数不同,其取代基也不同,生理功能也有较大的差异。是动物组织细胞所必需的重要物质,具有重要的生理功能。
人体胆固醇的来源途径
人体内胆固醇的来源主要有两条途径:一是来自于膳食中的胆固醇,二是由人体内自身合成的,是体内胆固醇的主要来源。 肝脏是体内合成胆固醇的主要场所,占总合成量的四分之三以上在肝、肾上腺皮质和小肠等组织以及血浆中,胆固醇在胆固醇脂酰转移酶作用下再生成胆固醇酯。胆固醇体内代谢的主要途径是胆固醇在肝脏中转变成胆汁酸,大约80%的胆固醇可以在肝脏中转化为胆汁酸,在肝脏内7α-羟化酶的催化作用下转化成7α-羟胆固醇,后者经一系列反应最终生成胆汁酸后随胆汁排入肠道,促进脂类的消化吸收。在肝脏和肠粘膜细胞内,胆固醇转变成7-脱羟基胆固醇,通过血液循环送达至皮肤,再在紫外线的作用下转化成维生素D3。胆固醇可在肾上腺皮质细胞内转变成肾上腺皮质激素和性激素,调节机体的部分功能。此外,部分胆固醇直接排入肠道,其中一部分被肠道重新吸收,另一部分在肠道细菌的作用下还原成粪固醇后随粪便排出体外。
降胆固醇乳酸菌的筛选
初筛方法通常有以下几种:
从酸奶、健康人体肠道或传统发酵食品中分离纯化得到单一菌株,选择革兰氏染色阳性、接触酶阴性菌株,再进一步测定菌株在高胆固醇培养基中培养后发酵液上清中胆固醇的减少量来确定菌株是否具有降胆固醇特性;
指示剂法。将分离纯化后的乳酸菌接种到含溴百里香草芬兰的改良 kenji 培养基中,发酵后若指示剂变黄说明菌体能利用胆固醇产酸,根据菌株培养过程中发酵液的变色速度来判定降胆固醇能力的大小。
Ca2+沉淀法:有些菌株具有胆盐水解酶活性,水解结合胆盐产生的游离胆酸与 Ca2+形成沉淀圈,通过测定沉淀圈的大小判定其去除胆固醇能力大小。
初筛后则要再进一步确定乳酸菌的体外降胆固醇能力大小,通常是用高胆固醇培养基培养菌体后测定发酵前后发酵液上清中的胆固醇含量差来判断其降胆固醇能力大小的,高胆固醇培养基中的胆固醇源通常有以下几种:
MRS 肉汤培养基中加入超声乳化的鸡蛋黄(按 1%加入);
采用 Razin(1980)等的方法配置胆固醇-磷脂胶束溶液;
先用无水乙醇配制浓度为 10 mg/mL 的胆固醇溶液,然后按一定比例添加到 MRS 肉汤培养基中使胆固醇终浓度为 70-100 µg/mL。
制备胆固醇胶束溶液,将胆固醇、牛胆盐、蔗糖酯及吐温 80 混匀,溶于冰乙酸中后超声乳化,过滤除菌,然后按一定比例加入无菌 MRS 肉汤,使胆固醇最终浓度为 70-100 µg/mL。
乳酸菌降胆固醇的有关研究
1.来源于人体肠道的乳酸菌和双歧杆菌体外降胆固醇能力,发酵乳杆菌 KC5b可以去除 14.8 mg/g(细胞干重)的胆固醇。
2.分离筛选得到一株来自于西藏传统发酵乳且在体外降胆固醇率达到 51.8%的干酪乳杆菌。这些数据说明某些乳酸菌具有降胆固醇的能力
3.从婴儿粪便中分离得到植物乳杆菌 PH04,给高血脂小鼠每天喂以 10-7cfu/mL 的菌液,14 天后发现,与对照组相比实的验组小鼠的血清胆固醇和甘油三酯分别下降了 7%和 10%。
4.给仓鼠喂以高胆固醇食物和经植物乳杆菌与干酪乳杆菌发酵的薏苡奶,四周后发现喂以添加有乳酸菌发酵奶的那组仓鼠胆固醇含量下降达 39.1%。也有报道认为乳酸菌并不具有降低胆固醇的能力。
5.让健康志愿者每天食用 2 个发酵乳杆菌 (Lactobacillus fermentum)胶囊(每个胶囊含菌体 2×109cfu),10 周后,他们的总胆固醇水平、甘油三酯或高密度脂蛋白含量并没有多大的变化。
6.也有类似结论,认为乳酸菌不能降低人或动物的血清胆固醇水平。这或许是因为体外的动物模型不具有代表性、使用的菌株不同、喂养剂量不合适、喂养时间不够长、研究对象身体条件不同或者空白对照条件不合适乳酸菌降胆固醇作用机理探讨。
乳酸菌降胆固醇机理
胆盐水解酶的作用
乳酸菌的 BSH 促进胆固醇与胆酸发生共沉淀,间接加速胆汁酸的肝肠循环,从而降低胆固醇在体内的含量。 乳酸菌去除环境中的胆固醇是因为在 pH 小于 5.5 时,胆固醇与菌体的 BSH 水解共轭胆酸盐产生的游离胆酸盐发生了共沉淀促进肝肠循环 胆汁酸是胆固醇在肝中降解的代谢产物,是胆汁的重要成分,有助于脂质在肠道的消化吸收约 95%的胆汁酸流入十二指肠后在回肠里能够通过静脉回收,重吸收的胆汁酸经门静脉重回肝脏,经肝细胞处理后,与新合成的结合胆汁酸一道再经胆道排入肠道,大约有 5%的胆汁酸被肠内壁重吸收并被肠道固有细菌的 BSH 作用形成脱结合的低水溶性胆汁酸,它们在大肠内不能被重复吸收而随粪便排出,导致胆汁酸在肠肝系统循环次数减少,促使更多的胆固醇代谢合成新的胆汁盐,从而在一定程度上降低血清中胆固醇含量。
2.菌体吸收作用
研究发现具有生长活性的菌体细胞去除胆固醇的能力远远强于热灭活菌体细胞和休眠菌体细胞,且他们的实验菌株没有水解胆盐产生游离胆酸的能力,然而该菌体却能去除胆固醇,说明该菌体不是因为菌体的 BSH 作用而是通过菌体吸收作用去除胆固醇的。
3.掺入细胞膜作用
在 L.acidophilus 生长过程中可从介质中结合一部分胆固醇到细胞膜上,胆固醇结合或黏附到细胞膜上可降低小肠中被吸收入的胆固醇含量,从而降低血清胆固醇水平证明胆固醇对细胞外壳有一定的影响作用。