什么是后生元？

2021年，国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)将后生元制剂定义为“对宿主健康有益的无生命的微生物和/或其成分的制剂”。这种后生元的定义要求灭活微生物的全部或部分存在，包括或不含代谢最终产物。ISAPP鼓励在任何监管类别、伴侣或生产动物以及植物或人类健康的体部位使用后生元制剂。

关于这些对宿主健康有益的无生命的微生物和/或其成分的制剂，科学界还提出了一些其他相关术语，如非活性益生菌（non-viable probiotics）、热灭活益生菌（heat-inactivated probiotics）等等。随着人们对益生菌研究的越来越深入，我们发现在已发表的文献中可以看到（图1），越来越多地倾向于使用术语后生元（Postbiotics）。

图1 在已发表的文献中越来越多地使用术语后生元（Postbiotics）

后生元的优势

安全性高

后生元制剂与与益生菌相比具有更好的安全性，因为它们所包含的微生物已经失去了复制的能力，因此不能导致益生菌使用的相关风险，如菌血症或真菌血症。益生菌活菌的安全性问题已经引起人们的关注，研究报道，活菌的基因突变、非正常部位转移以及耐药性基因的产生都可能增加菌体致病的风险，特别是针对免疫力低下或免疫缺陷的病人，服用益生菌活菌制剂极易出现病理反应。

稳定性高

拿使用最为广泛的乳酸菌为例，乳酸菌活菌对保存和运输条件以及保质期有严格的要求，目前市场上大部分活菌益生菌均需在低温（4℃）下运输和保存，保质期也仅为几天至十几天。另一方面其进入消化道内，很容易受到胃酸、胆汁及消化酶等的影响，不能到达肠道发挥作用。相比较而言，灭活乳酸菌不受环境温度影响，具有耐高温的特性，能顺利进入宿主肠道并黏附于肠道上皮，竞争排斥致病微生物，从而保护肠道。

便捷性

在使用过程中，后生元制剂对菌的数量没有限制。而活菌制剂通常须达到一定数量的活菌数才可发挥疗效。有研究指出使用益生菌活菌时，要获得预期的结果，食品中活菌最低添加数量在10⁶ CFU/g或最低平均日摄入量为10⁸ CFU/g，以补偿活菌在通过胃肠道过程中的消耗，能够提供足够活细胞定植于宿主肠道。然而若过量添加又可能引起一些不良反应，因此益生菌活菌制剂使用量较难控制。

协同作用

活菌制剂不能和抗生素联用，抗生素在杀死致病菌的同时也会杀灭益生菌活菌，导致宿主正常菌群失调，引发一系列不良反应。后生元制剂可与抗生素、丁酸盐及其他活菌制剂等合用，不会出现敏感反应。

后生元的作用机理研究

（1） 调节常驻微生物群

根据体内研究，后生元制剂中存在的分子，如乳酸和细菌素，可以具有直接的抗菌活性，也可以间接调节微生物群，例如通过携带乳酸，乳酸可被微生物群的某些成员消耗，从而产生短链脂肪酸和丁酸，它们具有有益的功能。如果后生元中提供粘附素（如菌毛和凝集素），便会通过与常驻微生物竞争粘附位点从而调节肠道常驻微生物群。

（2） 增强上皮屏障功能；

研究发现，增强上皮屏障功能的活性可由后生元中的某些分泌蛋白介导，如分泌蛋白Msp1/p75和Msp1/p40等。此外，双歧杆菌物种的衍生物胞外多糖可以通过尚未定义的信号机制减少炎症，促进屏障功能。越来越多的证据表明，如果在后生元制剂中存在足够的水平的短链脂肪酸，有可能改变上皮屏障功能并防止脂多糖-诱导的破坏。例如，醋酸(0.5mM)、丙酸(0.01mM)和丁酸(0.01mM)，无论是单独或联合使用，都被证明可以增加体外Caco-2肠上皮细胞的经上皮阻力，并刺激紧密连接的形成。在另一项研究中，在Caco-2细胞系中，丁酸通过组蛋白乙酰化激活脂氧合酶来改变紧密连接的通透性。

（3） 调节局部和全身免疫反应；

免疫调节活性通常由各种微生物相关分子模式与特定免疫受体的相互作用来发挥作用，例如 Toll  样受体  (TLR)、核苷酸结合寡聚化结构域(NOD)  受体和 C型凝集素，导致各种细胞因子和免疫调节剂的表达。研究表明，后生元中的脂磷壁酸与 TLR2或TLR6相互作用调节免疫活性；肽聚糖或其衍生的胞肽与NOD2相互作用调节免疫活性；此外，据报道，益生菌代谢物如乳酸，可以通过肠道CX3CR1⁺细胞的GPR31-依赖性树突突起来介导免疫效应。

（4） 调节全身代谢反应；

后生元制剂中灭活微生物的内部和表面的代谢物或酶可以介导调节全身代谢反应。其中一个例子是胆盐水解酶(BSH)。这种微生物酶负责胆汁酸的解耦，使进一步的微生物生物转化发生，使整个循环胆汁酸池多样化。胆汁酸一般可以调节微生物群的群落结构，并与各种宿主受体相互作用，下游影响一系列宿主的代谢过程，包括葡萄糖、脂质、异种生物和能量代谢。另一个例子是琥珀酸，一种碳水化合物发酵的细菌中间体。琥珀酸是一种促进肠道糖异生的底物。其他已知的后生元中的宿主代谢调节剂还包括益生菌衍生的维生素和短链脂肪酸。。

（5） 通过神经系统的全身性信号传导

微生物可以产生各种神经活性化合物，这些化合物可以同时作用于肠道和中枢神经系统，并有可能调节动物和人类的行为和认知功能。这部分后生元成分为一些神经递质，如血清素、多巴胺、乙酰胆碱和伽氨基丁酸，以及各种可以与大脑中表达的受体结合的化合物（例如吲哚、胆汁酸短链脂肪酸等）。其中如果在后生元制剂中有足够数量的短链脂肪酸，可以刺激肠嗜铬细胞产生血清素，血清素随后进入血液。

图2 后生元的假设作用机制

T4加强型产品采用了乳酸菌灭活技术，灭活乳酸菌的益生物质，即前面所讲的后生元，主要包括死菌体(脂磷壁酸、肽聚糖)及其代谢产物(胞外多糖、γ-氨基丁酸、乳酸和维生素等)。

灭活乳酸菌具有吸附毒素和黏附颉颃作用

乳酸菌与霉菌毒素的结合机制是细胞壁肽聚糖与毒素之间的非共价键，灭活处理破坏了乳酸菌细胞壁的完整性，肽聚糖的交联被打破，孔径增加，因此毒素除了与细胞壁结合之外，还可与细胞壁内的原生质膜结合，从而增加乳酸菌喷干粉对毒素的吸附能力。另一方面，乳酸菌喷干粉细胞壁组分肽聚糖的物理结构及邻位羟基和羧基并非吸附毒素的主要作用因素，而碱性氨基酸、硫醇和酯类化合物在吸附过程中发挥重要作用。

灭活乳酸菌具有调控肠道黏膜屏障功能，增强黏膜免疫

灭活乳酸菌及其代谢产物能直接穿过黏液接触肠道上皮，刺激免疫细胞的分泌能力。灭活益生菌及其菌体成分的靶标主要是巨噬细胞和B淋巴细胞。灭活乳酸菌能激活巨噬细胞并促进其分泌多种具有杀死肿瘤功能的细胞因子（如 TNF-α、IL-6、IL-10 和 IL-12 等），增强机体非特异性免疫能力。

乳酸菌喷干粉能通过增加炎症肠道紧密连接蛋白ZO-1 和Claudin1 等的表达量来提高肠道屏障功能的完整性以缓解肠道损伤。

乳酸菌喷干粉中细胞壁成分脂磷壁酸与TLR2 结合后激活下游p38-MAPK 信号通路促进黏液分泌，同时抑制NF-κB及促炎细胞因子IL-6、IL-1β和 TNF-α等的表达以缓解炎症反应，最终改善肠道健康。

「后生元」自2021年被国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)定义以来，在人与动物的营养健康领域被得到广泛研究。宝来利来依托专业的科研团队和全球免疫抗感染微生态创新平台，以饲料来源、肠道菌群和畜禽健康状态为基础对后生元进行综合评估，理论结合生产，开创营养免疫抗感染新时代。