肠道微生物与健康：从益生菌到后生元

肠道微生物与健康：从益生菌到后生元

在人类和动物肠道健康维护中，微生物调控尤其是有益菌群的构建一直是人们关注的热点，其中较为成熟和有效的措施之一便是益生菌的使用。益生菌指的是“当给予足够的量对宿主健康有益的活的微生物”，它可以通过竞争性排除致病菌、调节和稳定肠道共生菌群、增强肠上皮屏障功能和调节肠道粘膜免疫等机制来保护肠道，这些益生机制的发挥需要建立在一定数量的活菌基础上。

然而，由于益生菌(尤其是乳酸菌)自身不耐氧、不耐高温和不耐储存的特点使得益生菌在进入靶向位置前活菌数量会有不同程度的减少，甚至失活，此外益生菌应用过程中潜在的细菌感染风险及菌株耐药基因转移等问题也促使研究人员开始关注非活性微生物及其微生物代谢产物带来的益生活性。

2. 后生元（Postbiotics）

近年来，越来越多的研究发现，除了活菌体外，益生菌的代谢产物、裂解提取物、细胞壁组分甚至培养上清，也都能表现出明显的益生作用，但是这一类具有健康功效的组分一直未有正式命名和明确定义。2019年，国际益生菌和益生元科学协会（International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics, ISAPP）召集了专门从事营养学、微生物生理学、胃肠病学、儿科、食品科学和微生物学的专家小组，并于2021年在《Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology》正式发布共识声明(图1)，将这一微生物研究领域的新类别归类为后生元(Postbiotic)。

图1 2021ISAPP后生元共识声明文章

后生元的定义为对宿主健康有益的无生命微生物和/或其成分的制剂，包括无生命的菌体、菌代谢产物和/或菌裂解后成分。其中，代谢产物主要有胞外多糖、短链脂肪酸、细菌素和有机酸等；菌体成分主要有脂磷壁酸、磷壁酸、肽聚糖、衍生多肽和细胞表面蛋白等(表1)。

表1 后生元定义及其主要组成

3. 从益生菌到后生元

3.1 安全性和稳定性

从益生菌和后生元的定义来看，益生菌强调的是活菌，而后生元则是不含有活菌，即通过一定的方式有意对微生物细胞进行灭活，有或没有代谢产物或者细胞成分。由于后生元不含有活菌，因此其天然具备安全性高和稳定性强的特点，很好地解决了益生菌在应用过程中遇到的难点，极大地扩展了后生元的商品型态和适用场景。

3.2 有效性

尽管后生元在机体内的作用机制目前尚不明确，与机体内相关信号通路的联系也尚未建立，但越来越多的研究表明后生元具有抗炎、免疫调节、抑菌、抗氧化、抗高血压等活性，产生增强免疫、平衡肠道菌群、调节生理机能等多项健康益处。后生元在目标宿主中介导健康效应的能力可能由许多不同的机制驱动。在某些情况下，这些机制可能与已知的益生菌类似。这些机制可以独立作用，也可以联合作用。根据现有研究成果，ISAPP回顾了可能驱动后生元功效的机制(图2)。

图2 后生元的假设作用机制及其利用的效应分子实例

4 总结与展望

后生元是对宿主健康有益的无生命微生物和/或其成分的制剂，主要包括灭活菌体、细菌代谢产物以及菌体细胞裂解物等组分。在微生物研究领域，后生元是近些年兴起的一个研究热点，也是肠道健康新的解决方案。

相比于益生菌，后生元具有耐氧耐高温、耐加工和耐久存等突出优点，且不存在细菌细菌移位、耐药性基因传递或者致病菌污染等严重安全隐患，不需要定植就能发挥平衡肠道菌群、增强免疫、调节生理机能和促进动物健康生长等作用。

随着后抗生素时代的来临，后生元将成为一类具有广阔应用前景和巨大商业价值的新型饲料添加剂。

5 参考资料

[1] Salminen S, Collado M C, Endo A, Hill C, Lebeer S, Quigley E M M, Sanders M E, Shamir R, Swann J R, Szajewska H, Vinderola G. The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics[J]. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 2021, 18(9): 649-667.

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