益生菌，相信大家已经非常了解了，它是一类当摄入足够数量时，可以对宿主产生健康益处的活性微生物。
由于益生菌的副产物很多，种类五花八门，比如有灭活的菌体细胞、菌体死亡后溶解释放的成分，以及细菌的代谢产物，其中菌体成分又包括脂磷壁酸、细胞表面蛋白、肽聚糖、菌毛、鞭毛等，代谢产物又包括酶、多肽类、短链脂肪酸、多糖(如胞外多糖)等。因此，过去这些副产物有非常多的称呼，比如“类生元”、“益生菌的灭活菌体”、“灭活乳酸菌”、“副生元（Paraprobiotics）”、“益生菌的间歇（廷德尔）式灭活菌体（Tyndallizedprobiotics）”“代谢元（Metabiotics）”等等。
但在2021年，国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)将这些对宿主健康有益的无生命微生物和/或其成分的制剂，统一定义为了“后生元(Postbiotics)”[1]。
益生菌及其副产物的分类[2]
除了统一了定义，该协会还针对后生元达成了以下共识：
◆后生元是人为灭活的微生物细胞，可添加已被证明有益健康的代谢物或细胞成分，亦可不添加；
◆后生元不是纯化的微生物代谢物和疫苗，但也不限于灭活益生菌；
◆后生元对目标宿主的有益效应及使用安全性必须得到确认，宿主可以包括人类、伴侣动物、家畜和其他生物。
◆后生元的靶点不限于肠道，必须在宿主表面给药，如口腔、肠道、皮肤、泌尿生殖道或鼻咽，注射不属于后生元的范围。
后生元的益生作用有哪些？其实早在1972年，就已经有“后生元”相关的研究出现，我国科学家从传统酸奶中获得嗜酸乳杆菌，再将菌种及其发酵物干燥，研制乳酸菌素产品[3]。后来，在2013年由西班牙科学家正式提出“后生元”的概念，关于它的功效和作用机制研究也越来越多。
直至今日，对于后生元的作用机制研究已经可以总结为以下五个方面：调节肠道菌群、增强上皮屏障功能、调节局部和全身免疫、调节系统代谢和通过神经系统发出系统信号。因为后生元是多种成分的混合体，其在目标宿主体内的调节作用可能由不同的机制驱动，在某些情况下，这些机制可能独立或联合作用。并且需要注意的是，后生元中的这些生物活性分子必须在失活前由前体微生物合成，并具有足够的量才能产生有益效果。
后生元的假设机理及其效应分子[1]
◆肠道菌群的调节作用
目前还不清楚后生元对菌群的影响是否是暂时的，有待更长时间的大规模临床试验验证，但其已经展现出了对微生物的调节作用。例如有体内研究显示，乳酸[4]和细菌素[5]等后生元中存在的分子都具有抗菌活性。后生元还可以间接调节微生物群落，例如通过携带群体感应和群体猝灭分子[6]或通过携带可被某些微生物消耗的乳酸，产生具有有益功能的短链脂肪酸和丁酸盐[7]。除此以外，如果后生元加工后保留了完整的粘附素（如菌毛[8]和凝集素[9]），则后生元还可以与常驻微生物竞争粘附部位。
◆增强上皮屏障功能
后生元中的短链脂肪酸如果达到足够的水平，还有可能会改变上皮屏障功能，并抵御脂多糖诱导的破坏[10]。例如，在Caco-2细胞中，丁酸盐可通过组蛋白乙酰化激活脂肪氧合酶，来改变紧密连接的通透性，促进其功能。
◆调节局部和全身免疫
局部和全身的免疫调节活动，通常由微生物相关的分子模式与免疫细胞的特定模式识别受体相互作用来介导，从而导致各种细胞因子和免疫调节剂的表达[11]。
各种微生物相关分子模式与特定免疫受体之间的相互作用已得到表征，并通过体外、动物模型得到验证。比如脂磷壁酸与TLR2或TLR6相互作用[12]；肽聚糖或其衍生肽与NOD2相互作用[13]；脂蛋白主要通过TLR2相互作用[14]等。此外，后生元中可能还存在着其他免疫调节微生物代谢物，这些代谢物包括：组胺[15]、支链脂肪酸和短链脂肪酸[16]（已被证明会影响许多免疫反应，包括抑制NF-κB）。
◆系统代谢的调节
后生元对全身代谢反应的影响，可直接由灭活微生物内部和表面的代谢物或酶介导。例如琥珀酸（一种细菌进行碳水化合物发酵的中间产物），它是肠道糖异生的底物，已被发现可以改善小鼠的血糖调控。
其他已知的宿主代谢调节剂还包括：微生物源的维生素和短链脂肪酸。例如丙酸可以提高胰岛素敏感性和葡萄糖耐量，从而改善脂质代谢[17]；而丁酸则可以上调抗氧化剂谷胱甘肽，并可对健康人结肠中的氧化应激产生有益影响[18]。
◆通过神经系统发出信号
微生物可以产生多种神经活性化合物，这些化合物可以作用于肠道和中枢神经系统，可能可以调节动物和人类的行为及认知功能[19]。微生物酶还可以代谢用于宿主神经递质的合成膳食营养物质前体（例如，色氨酸（用于5-羟色胺）和酪氨酸（用于多巴胺）），从而降低营养物质的生物利用率[20]。
同样，微生物代谢物如果数量足够也可能可以发挥作用，如短链脂肪酸（SCFA）可以刺激肠嗜铬细胞产生5-羟色胺；在人体干预研究中，SCFA能够通过刺激厌食激素（如胰高血糖素样肽1和肽YY11415）的释放，来改善进食行为；小鼠试验表明，肠道中产生的乙酸可以进入大脑，通过中枢代谢机制调节食欲[21]。
当前，后生元已经展现出了巨大的应用潜力，但关于其安全性、长期有效性以及与益生菌益生元之间的相互作用还不明确。未来，若将其大规模应用也还有很多问题值得进一步探索。
如对于成分复杂的后生元，如何准确定性和定量表征？其生物学功能（如免疫调节、抗炎、抗高血压、降胆固醇、抗肥胖症、抗增殖和抗氧化活性等）、作用机理和信号传导途径仍需进一步阐明，以确定适宜的剂量和最佳摄入频率是什么？以及在实际生产中，其安全性、有效性以及公众的接受和认可程度也需要进一步探索，以便未来制定和完善标准和法规。
这些问题的解决将为生产更健康、更安全和可持续的后生元产品开辟新的可能性。
|本文由汤臣倍健营养健康研究院内容团队原创编辑
