鼠李糖乳桿菌對大鼠黃曲霉毒素B1促排效果的評價

張居典，劉亞文，王喜泉，徐珒昭，徐境含，武明月，許曉曦,*

（1.東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030;2.黑龍江省綠色食品科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150028）

黃曲霉毒素（aflatoxin，AFT）主要由黃曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）產生，是一類化學結構類似的二氫呋喃香豆素類衍生物[1-2]。AFT共有20多種結構，最主要的4 種類型為AFB1、AFB2、AFG1和AFG2[3]，其中AFB1的致畸、致癌、致突變性及降低機體免疫功能的毒性最強，是誘發肝癌的主要原因之一[4-5]，其致癌作用是由肝臟細胞色素P450酶系經過代謝產生AFB1-8,9-環氧化物導致[6-7]，對人體肝臟、腎臟等器官具有極強的損害作用。AFB1廣泛存在于玉米、花生和大豆等農作物中，因此人體在日常飲食中與AFT的接觸很難避免，且長期低劑量攝入會對人體產生不良的影響[8]。當人體長期攝入低劑量AFB1時，AFB1會強烈抑制人體的免疫功能從而降低人體免疫力[9-10]。

目前對AFB1能起到有效控制的方法主要有物理法、化學法和生物降解法。物理法（如加熱、輻射和等離子降解[11-12]）雖方便高效，但成本較高;化學法（如臭氧、過氧化氫和酸處理）雖成本低，卻容易造成二次污染[13-15];生物降解法雖穩定性差，卻幾乎無任何副作用，因此近年來研究的重點轉移到微生物降解AFB1方面[16-18]。鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosu）是革蘭氏陽性菌，也是目前研究最深入的益生菌之一[19]，市場上已經有許多與鼠李糖乳桿菌相關的成型產品，具有調節腸道微生態、抑制癌癥和降低膽固醇等功效[20]。

已有體外研究表明，鼠李糖乳桿菌對AFB1具有較強的吸附能力，能夠降低飼料或農作物中AFB1的含量，尤其是對鼠李糖乳桿菌進行酸處理或熱處理后吸附效果更佳[21-22]。目前，一些體內實驗結果表明，鼠李糖乳桿菌可吸附動物體內的AFB1，結合后一起排出體外。但目前，體內實驗大多采用先通過灌胃高劑量AFB1對動物造成急性肝損傷或免疫缺陷，再給予鼠李糖乳桿菌對已患病動物進行治療，但這種模型建立的方式與日常人體AFB1暴露的方式不同。因此，本實驗為達到模擬鼠李糖乳桿菌吸附人體內AFB1的目的，采用對大鼠連續給予低劑量AFB1，并每日補充不同處理方式、不同菌體濃度的鼠李糖乳桿菌菌液的方法，通過測定大鼠血清生化及免疫等指標，確定鼠李糖乳桿菌降低動物體內AFB1的作用程度及效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

4 周齡SPF級雄性SD大鼠（體質量90～110 g，生產許可證號：SCXK（京）2016-0006） 北京維通利華實驗動物技術有限公司。

AFB1北京華安麥科生物技術有限公司;鼠李糖乳桿菌由東北農業大學乳品科學教育部重點實驗室提供;二甲基亞砜 美國Sigma公司;磷酸鹽緩沖液美國HyClone公司;免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）（IgA、IgG、IgM）質量濃度檢測試劑盒 南京建成生物工程研究所有限公司;白細胞介素（interleukin，IL）-2、IL-4、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）酶聯免疫吸附測定試劑盒 上海江萊生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

ACS30型電子秤 浙江風華科技有限公司;HH-4數顯恒溫水浴鍋 常州丹瑞實驗儀器設備有限公司;DHP-9162電熱恒溫培養箱 上海一恒科技有限公司;MHBS-1096A酶標儀 南京德鐵實驗設備有限公司;3K15高速冷凍離心機 德國Sigma公司;755B紫外-可見分光光度計 上海精密儀器公司;DSX-280B高壓滅菌鍋 上海申安公司;Cobas-c501自動生化分析儀瑞士羅氏公司。

1.3 方法

1.3.1 鼠李糖乳桿菌培養

將鼠李糖乳桿菌接種到MRS液體培養基中，于37 ℃培養18 h并連續活化3 次后，3 000 r/min離心10 min，收集上清液及菌體，所得上清液即為鼠李糖乳桿菌發酵液。將菌體中加入生理鹽水洗滌3 次后，用生理鹽水重懸并按實驗設計方法調整菌體濃度，即為鼠李糖乳桿菌活菌液。取鼠李糖乳桿菌活菌液用高壓滅菌鍋于121 ℃滅菌15 min，再用生理鹽水重懸并調整菌體濃度，即為熱滅活鼠李糖乳桿菌液。需確保實驗中制得的滅活菌樣品涂布于MRS固體培養基中于37 ℃培養48 h后無菌落產生。

1.3.2 實驗動物飼養管理及分組

將大鼠飼養在明暗交替、溫度（23±2）℃、相對濕度（32±2）%的標準環境中，自由獲取食物和水。所有動物實驗均符合東北農業大學實驗動物中心的標準及規定。

將大鼠在實驗環境下適應5 d，適應期間飼喂基礎飼料，自由進水。適應期結束后，將150 只大鼠隨機分為10 組，每組15 只，并保證各組間大鼠體質量均無顯著差異（P＞0.05）：空白組;AFB1對照組;鼠李糖乳桿活菌高、中、低劑量組;熱滅活鼠李糖乳桿菌高、中、低劑量組;鼠李糖乳桿菌發酵液高、低劑量組?？瞻捉M大鼠飼喂正常飼料，每日灌胃0.5 mL生理鹽水。除空白組外，其余各組大鼠均飼喂添加50 μg/kg AFB1的飼料;AFB1對照組每日灌胃0.5 mL生理鹽水，鼠李糖乳桿菌活菌高、中、低劑量組每日分別灌胃0.5 mL菌體濃度為1010、109、108CFU/mL的鼠李糖乳桿菌懸液。滅活鼠李糖乳桿菌高、中、低劑量組每日分別灌胃0.5 mL菌體濃度為1010、109、108CFU/mL的滅活鼠李糖乳桿菌懸液。鼠李糖乳桿菌發酵液高、低劑量組每日分別灌胃0.5 mL菌體濃度為109、108CFU/mL的鼠李糖乳桿菌發酵上清液。連續灌胃4 周，每次取樣實驗前1 d對大鼠禁食，分別于飼喂第0、7、14、28天記錄大鼠體質量，并在每個重復中隨機取4～5 個發育正常的大鼠個體，麻醉后心臟取血，記錄肝、腎等內臟質量，按下式計算臟器指數。

1.3.3 血清肝功能生化指標的測定

于飼喂第0、7、14、28天每次隨機取4～5 只大鼠空腹稱體質量，經乙醚麻醉后心臟取血3 mL，放入4 ℃冰箱中靜置12 h，4 ℃、3 000 r/min離心10 min，收集血清。將制備好的血清用Cobas-c501自動生化分析儀檢測血清天冬氨酸轉氨酶（aspartate aminotransferase，AST）和谷丙轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）活力。

1.3.4 大鼠血清免疫因子質量濃度的測定

按1.3.3節方法制備血清，將血清于-20 ℃冰箱保存。取保存的血清，解凍后按照試劑盒說明書測定大鼠細胞因子IL-2、IL-4、TNF-α、IgA、IgG、IgM質量濃度。

1.4 數據處理與分析

實驗數據均使用Statistix 8軟件進行統計分析;組間顯著性差異分析采用單因素方差分析，P＜0.05認為差異有統計學意義;用Origin 8.5軟件作圖;結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠體質量的影響

表 1 不同處理方式鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠體質量的影響Table 1 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on body mass of rats with continuous low dose AFB1 intake g

大鼠體質量是直接反映大鼠生長性能的指標，同時可以間接反映大鼠其他生理機能是否正常。鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠體質量的影響如表1所示。實驗開始前各組大鼠體質量無顯著差異（P＞0.05）。飼喂1 周后，活菌高劑量組，滅活菌高、中、低劑量組以及發酵液高劑量組大鼠體質量與AFB1對照組差異顯著（P＜0.05），表明鼠李糖乳桿菌具有干預效果，但與空白組相比仍有顯著差異（P＜0.05）。飼喂2 周后，活菌高劑量組大鼠體質量與空白組無顯著性差異（P＞0.05），預防大鼠體質量下降的效果最為突出。飼養4 周后，除活菌高劑量組外，滅活菌高、中劑量組大鼠體質量也與空白組大鼠體質量無顯著差異（P＞0.05）。

以上結果表明，處理方式及劑量對鼠李糖乳桿菌維持大鼠體質量正常具有顯著影響。高劑量的鼠李糖乳桿菌活菌對維持大鼠體質量正常的作用效果最快，飼喂2 周時即出現明顯干預作用，中、低劑量的鼠李糖乳桿菌活菌在飼喂4 周時仍無顯著效果。滅活鼠李糖乳桿菌在飼喂4 周時對維持大鼠體質量正常有明顯效果，較活菌作用時間相對較慢，但高、中劑量均可維持大鼠體質量正常，對鼠李糖乳桿菌濃度需求較低。

2.2 鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠臟器指數的影響

表 2 不同處理方式鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠臟器指數的影響Table 2 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on visceral organ indexes of rats with continuous low-dose AFB1 intake

臟器指數是指內臟鮮質量與大鼠體質量的比值，是初步反映大鼠健康情況的指標[23]。由于AFB1有強烈的致癌及降低免疫功能的作用，因此，主要會引起肝臟、腎臟及脾臟的損傷。由表2可知，各組大鼠的脾臟指數無顯著差異（P＞0.05），而肝臟指數和腎臟指數差異顯著（P＜0.05）。AFB1對照組大鼠中肝臟指數和腎臟指數較空白組均顯著升高（P＜0.05），分別增加了44.32%和33.78%。這是由于AFB1造成大鼠肝臟及腎臟損傷，同時出現不同程度腫大。與AFB1對照組相比，活菌、滅活菌和發酵液高劑量組大鼠肝臟指數和腎臟指數均顯著降低（P＜0.05），肝臟指數分別降低了21.88%、20.92%、20.35%，腎臟指數分別降低了21.21%、18.18%、19.19%。以上結果表明，3 種處理方式的鼠李糖乳桿菌均可維持大鼠肝臟及腎臟指數穩定，但與鼠李糖乳桿菌劑量有關，鼠李糖乳桿菌菌體濃度越高，維持大鼠肝臟指數和腎臟指數穩定的效果越明顯。

2.3 鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠血清功能指標的影響

圖 1 不同處理方式鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠ALT（A）和AST（B）活力的影響Fig. 1 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on ALT (A) and AST (B) activity in rats with continuous low-dose AFB1 intake

大鼠血清中ALT及AST活力是反映大鼠肝功能的重要指標，會在發生肝損傷時明顯升高。如圖1A所示，與空白組相比，飼喂28 d時，除活菌高劑量組外，其余各組大鼠血清ALT活力顯著升高（P＜0.05）;與AFB1對照組相比，僅活菌及發酵液高劑量組大鼠ALT活力顯著降低（P＜0.05），且與空白組差異不顯著（P＞0.05），其中活菌高劑量組大鼠ALT活力降低的效果最為明顯。如圖1B所示，飼喂28 d時，各組大鼠AST活力的變化趨勢與ALT類似。與AFB1對照組相比，除活菌與發酵液低劑量組外，其余各組大鼠ALT活力均顯著降低（P＜0.05），其中活菌中、高劑量組，滅活菌各劑量組及發酵液高劑量組的穩定效果較為明顯，且與空白組差異不顯著（P＞0.05）。

不同處理方式、不同菌體濃度鼠李糖乳桿菌對大鼠血清ALT及AST活力有不同程度的影響。其中，高劑量的鼠李糖乳桿菌活菌和發酵液對ALT活力的降低效果顯著（P＜0.05），兩組大鼠與空白組大鼠血清ALT活力接近，特別是活菌高劑量組。同樣，中、高劑量的鼠李糖乳桿菌活菌，各劑量的滅活菌及高劑量的發酵液均對大鼠血清AST活力穩定產生顯著效果（P＜0.05）;其中，高劑量的活菌和滅活菌穩定效果最明顯。這與曾東等[24]采用同為革蘭氏陽性菌的植物乳桿菌F22對AFB1中毒小鼠血清中ALT與AST活力的改善效果基本一致。崔燕等[25]采用高劑量AFB1誘導大鼠急性肝損傷模型，模型組大鼠AST及ALT活力均顯著升高。

2.4 鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠細胞免疫因子分泌的影響

2.4.1 鼠李糖乳桿菌對大鼠血清IL-2質量濃度的影響

細胞因子是一類多功能蛋白質分子，主要由免疫細胞及其他參與免疫應答的細胞產生，包括IL、干擾素及TNF等，具有介導相關免疫應答、調節炎癥、刺激造血功能及參與組織修復等功能[26]。IL-2的主要作用是調節T淋巴細胞增殖和遷移，是Th1細胞衍生的細胞因子，IL-2水平上升表明免疫應答向Th1方向移動[27]。

圖 2 不同處理方式鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠血清IL-2質量濃度的影響Fig. 2 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on serum IL-2 in rats with continuous low dose AFB1 intake

由圖2可知，飼喂28 d時大鼠血清中IL-2質量濃度存在差異。AFB1對照組大鼠血清IL-2質量濃度顯著降低（P＜0.05），說明AFB1對大鼠免疫功能有較強的抑制作用。給予鼠李糖乳桿菌后，各組大鼠血清IL-2質量濃度不同程度增大，活菌中、高劑量組和發酵液高劑量組大鼠血清IL2質量濃度與AFB1對照組差異顯著（P＜0.05），其中活菌和發酵液高劑量組與空白組差異不顯著（P＞0.05）。這表明鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠血清IL-2質量濃度的穩定效果與處理方式及菌體濃度有關。低劑量活菌、各劑量滅活菌和低劑量發酵液均對大鼠血清IL-2質量濃度的降低無明顯改善效果，給予中劑量活菌稍有改善，但與空白組相比仍有顯著差異（P＜0.05）。以上結果表明，高劑量的活菌和發酵液對連續低劑量攝入AFB1大鼠血清IL-2質量濃度降低情況的改善效果顯著，接近空白組大鼠水平。

2.4.2 鼠李糖乳桿菌對大鼠血清IL-4質量濃度的影響

IL-4是一種功能性多樣的細胞因子，在免疫調節中起到關鍵性作用，其調節免疫的機制極為復雜，不同靶器官類型調節作用不同[28]。Th0細胞在受到抗原刺激后分化為Th1和Th2兩個細胞亞群，其中Th2主要分泌以IL-4為代表的細胞因子。由圖3可知，飼喂28 d時，各組大鼠血清IL-4質量濃度存在差異。AFB1對照組大鼠血清IL-4質量濃度與空白組大鼠相比顯著升高（P＜0.05），升高了202.13%。與AFB1對照組相比，僅活菌高劑量組大鼠血清IL-4質量濃度顯著降低（P＜0.05），僅比空白組大鼠血清IL-4質量濃度上升了12.92%，效果最佳。

圖 3 不同處理方式鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠血清IL-4質量濃度的影響Fig. 3 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on serum IL-4 in rats with continuous low dose AFB1 intake

大鼠血清IL-4水平異常表明大鼠血清免疫因子受到AFB1影響，而IL-4質量濃度的增加說明AFB1會使大鼠免疫向Th2方向移動，而給予鼠李糖乳桿菌后，各組大鼠血清IL-4水平出現不同程度的下降，表明不同處理方式、不同劑量的鼠李糖乳桿菌均具有維持血清IL-4水平穩定的能力，但除活菌高劑量組外，其余各組大鼠血清IL-4水平維持效果不顯著。高劑量活菌維持連續攝入低劑量AFB1大鼠血清IL-4水平穩定的能力最佳，低劑量發酵液幾乎無維持IL-4穩定的能力。

2.4.3 鼠李糖乳桿菌對大鼠血清TNF-α質量濃度的影響

圖 4 不同處理方式鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠血清TNF-α質量濃度的影響Fig. 4 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on serum TNF-α in rats with continuous low-dose AFB1 intake

TNF-α主要由巨噬細胞以及某些T細胞分泌產生，TNF-α最主要的作用是直接殺傷腫瘤細胞，同時能夠促進B淋巴細胞增殖，TNF-α的特異性受體普遍存在于許多重要的活性代謝組織，如脂肪組織、肝臟和骨骼肌細胞[29]。由圖4可知，飼喂28 d時各組大鼠血清TNF-α質量濃度存在差異。AFB1對照組大鼠血清TNF-α質量濃度與空白組大鼠相比顯著降低（P＜0.05），降低了55.83%。與AFB1對照組相比，僅活菌和發酵液高劑量組大鼠血清TNF-α質量濃度顯著升高（P＜0.05）。實驗結果表明，飼喂28 d時大鼠免疫功能受到AFB1影響，AFB1使大鼠血清TNF-α質量濃度明顯降低。給予低劑量不同方式處理的鼠李糖乳桿菌均無法促使大鼠血清TNF-α質量濃度趨于正常，僅高劑量的活菌和發酵液維持連續低劑量攝入AFB1大鼠血清TNF-α質量濃度穩定的效果顯著（P＜0.05），其中，高劑量活菌效果最佳。

綜上所述，長期攝入低劑量AFB1會對大鼠免疫功能產生抑制作用，其中血清IL-2、TNF-α質量濃度均顯著降低（P＜0.05），IL-4質量濃度顯著升高（P＜0.05）。隨菌體濃度的變化鼠李糖乳桿菌活菌對大鼠免疫系統的影響差異較大;高劑量活菌維持大鼠免疫系統功能穩定的效果最佳，對實驗中所測血清各項免疫因子均能發揮顯著改善作用（P＜0.05）;中劑量活菌僅對血清IL-2質量濃度具有顯著穩定作用（P＜0.05），對其他免疫因子幾乎無穩定作用，而低劑量活菌對所測血清各項免疫因子均無顯著穩定作用（P＞0.05）。滅活菌對免疫系統的穩定作用隨菌體濃度變化差異較小，各劑量滅活菌維持大鼠免疫系統穩定的作用效果均不顯著（P＞0.05）。而Campagnollo等[30]研究發現，體外環境中冷凍干燥的鼠李糖乳桿菌與AFB1有較好的結合效果，這與本實驗體內環境中的實驗結果不同，因此滅活后的鼠李糖乳桿菌對AFB1抑制免疫功能的預防作用值得進一步討論。高劑量發酵液對維持大鼠免疫系統穩定效果顯著（P＜0.05），而低劑量發酵液僅能夠維持大鼠血清TNF-α水平穩定，對血清IL-2及IL-4水平均無顯著作用（P＞0.05）。

2.5 鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠血清Ig質量濃度的影響

Ig是介導體液免疫的主要抗體，血清抗體水平的高低在一定程度上反映了機體對疾病的抵抗能力。IgA、IgG、IgM水平是所有Ig中具有代表性的3 項指標，通常情況下，檢測這3 項指標即可反映機體的免疫水平。IgA是動物機體抗感染的最初屏障，具有十分重要的作用[31];IgG是血清中含量最高的Ig，具有抗菌、抗病毒等作用，能夠促進腫瘤細胞和效應細胞之間的連接，可以殺傷腫瘤細胞等靶細胞[32];IgM是血清中一種分子質量較大的Ig，有較強的殺菌、中和毒素和抗病毒等免疫功能。

由表3可知，飼喂28 d時，AFB1對照組大鼠血清IgA、IgG、IgM質量濃度與空白組相比均顯著降低（P＜0.05），分別降低了41.25%、66.27%、49.33%?；罹鲃┝拷M與滅活菌中、高劑量組大鼠血清IgA質量濃度均與AFB1對照組大鼠差異顯著（P＜0.05），分別比AFB1對照組提高了47.65%、34.34%、28.74%、37.89%、29.62%;表明鼠李糖乳桿菌活菌及滅活菌對維持連續低劑量攝入AFB1大鼠血清IgA水平穩定有顯著作用（P＜0.05），且呈劑量依賴性，而鼠李糖乳桿菌發酵液對維持大鼠血清IgA水平穩定無顯著作用。

表 3 不同處理方式鼠李糖乳桿菌對連續低劑量攝入AFB1大鼠Ig質量濃度的影響Table 3 Effects of Lactobacillus rhamnosus and its cell-free culture supernatant on serum immunoglobulins in rats with continuous low-dose AFB1 intake

飼喂28 d時，與AFB1對照組相比，活菌和滅活菌中、高劑量組及發酵液高劑量組大鼠血清IgG質量濃度均顯著升高（P＜0.05）;這表明鼠李糖乳桿菌活菌、滅活菌以及發酵液均有維持血清IgG水平穩定的效果，且菌體濃度越高，維持穩定的效果越好。

各組大鼠血清IgM水平變化與IgA類似，僅活菌和滅活菌高劑量組與AFB1對照組相比顯著升高（P＜0.05），分別升高了80.54%、76.22%，其余各組大鼠血清IgM水平均無顯著提升（P＞0.05）。鼠李糖乳桿菌發酵液對維持大鼠血清IgM水平穩定不能發揮顯著作用。以上結果表明，僅高劑量的鼠李糖乳桿菌活菌及滅活菌對AFB1抑制免疫系統有顯著改善作用。

3 結 論

鼠李糖乳桿菌能夠促進連續低劑量攝入AFB1大鼠血清生化及免疫功能指標趨于正常，且與鼠李糖乳桿菌處理方式及劑量有關。高劑量鼠李糖乳桿菌活菌對維持大鼠血清生化及免疫功能指標正常的效果最好且有效作用時間最快。鼠李糖乳桿菌能夠維持大鼠血清生化及免疫功能正常的原因可能是鼠李糖乳桿菌能夠吸附大鼠體內的AFB1，二者結合后促進AFB1與鼠李糖乳桿菌一起排出體外，但是目前更深入的結合機理需要后續進一步的研究與探討。