腸道微生物群之間編織了一個(gè)復(fù)雜的相互作用網(wǎng)絡(luò)，影響人體的營養(yǎng)吸收和代謝，免疫功能等，對我們的健康狀態(tài)有很大的影響。

我們知道，腸道微生物群具有多樣性，平衡性，穩(wěn)定性等特征，但同時(shí)也具有異質(zhì)性，也就是說不同個(gè)體之間存在差異。不同人群對食物，膳食補(bǔ)充劑的健康需求不同。

特定的營養(yǎng)素、食物、整體飲食結(jié)構(gòu)等諸多因素都會(huì)影響特定的腸道菌群，從而影響整體健康。

隨著當(dāng)前研究技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們對腸道菌群和健康之間的關(guān)系認(rèn)知不再停留在初級(jí)關(guān)聯(lián)階段，而是逐步走向精細(xì)化調(diào)節(jié)層面。

怎樣通過這些看起來日常的飲食，益生菌補(bǔ)充劑等方式，去操縱腸道菌群以達(dá)到獲得健康的目的，是一個(gè)值得深入探討的話題。

本文，我們從腸道菌群的角度來了解一下，飲食模式、發(fā)酵食品、益生菌、益生元和其他相關(guān)化合物對我們健康的影響。

本文主要從五個(gè)方面講述

發(fā)酵食品對腸道菌群和健康的影響

不同飲食模式與菌群及健康

益生菌調(diào)節(jié)腸道微生物群和人體健康

益生元化合物對腸道菌群的影響

后生元和精神生物制劑與健康

Nma B,et al.Elsevier Inc.2022

01發(fā)酵食品對菌群與健康的影響

發(fā)酵食品被定義為“通過理想的微生物生長和食物成分的酶促轉(zhuǎn)化制成的食品”。

許多發(fā)酵食品已被證明通過不同的方式對人體具有促進(jìn)健康的作用，包括生物活性分子的合成、腸道微生物群的調(diào)節(jié)以及與免疫系統(tǒng)的相互作用。

發(fā)酵食品產(chǎn)生多種代謝物，促進(jìn)有益作用

在食品發(fā)酵過程中，微生物進(jìn)行酶促轉(zhuǎn)化，提供多種具有不同生理活性的代謝產(chǎn)物(多肽、低聚糖、游離氨基酸、改性多酚、有機(jī)酸等)。

這些轉(zhuǎn)化發(fā)生在食物攝入之前，發(fā)酵食品也是微生物進(jìn)入我們腸道的絕佳載體，與我們的微生物群的其他成員一起，可以轉(zhuǎn)化和代謝我們腸道中的食物成分，產(chǎn)生具有不同功能的微生物代謝物(短鏈脂肪酸、維生素、細(xì)菌素等)。

據(jù)報(bào)道，某些發(fā)酵食品或其成分能夠以某種方式促進(jìn)有益的效果，而這些效果有時(shí)與我們微生物群的變化有關(guān)。在本節(jié)中，我們將討論發(fā)酵食品對微生物群的影響及其可能的有益作用。

乳類發(fā)酵食品

發(fā)酵乳制品對健康的影響已經(jīng)被深入研究了一個(gè)多世紀(jì)，但直到最近，隨著新的組學(xué)技術(shù)和大規(guī)模測序方法的使用，我們才能夠詳細(xì)了解食用發(fā)酵乳制品對微生物群的影響。

1 酸奶

酸奶有助于改善乳糖消化不良

酸奶是研究最多的發(fā)酵乳制品之一。它是通過兩種乳酸菌（德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌）在牛奶中的聯(lián)合活性獲得的。歐洲食品安全局已經(jīng)認(rèn)識(shí)到酸奶發(fā)酵劑的有益作用，認(rèn)為活酸奶培養(yǎng)物可以改善乳糖消化不良患者的乳糖消化。

飲用酸奶增加了嗜熱鏈球菌，減少了擬桿菌豐度

一些動(dòng)物模型的臨床前研究表明，長期攝入酸奶改變了小鼠菌群中擬桿菌門(Bacteroidetes)和厚壁菌門(Firmicutes)之間的比例，并增加了鏈球菌科（Streptococcaceae）成員的數(shù)量，這可能是由于攝入了酸奶中存在的嗜熱鏈球菌(S. thermophilus)。

此外，一些在人體中進(jìn)行的干預(yù)試驗(yàn)表明，飲用酸奶會(huì)增加人體微生物群中的一些細(xì)菌數(shù)量：其中，乳酸菌的豐度較高，而擬桿菌（Bacteroides）的種類則相應(yīng)減少。

2 奶酪

奶酪，也是一種發(fā)酵的牛奶制品，其性質(zhì)與酸奶有相似之處，都是通過發(fā)酵過程來制作的，也都含有可以保健的乳酸菌，但是奶酪的濃度比酸奶更高，近似固體食物，營養(yǎng)價(jià)值也因此更加豐富。

食用奶酪可以增加產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌豐度，可能緩解特應(yīng)性皮炎

研究了奶酪和乳制品引發(fā)腸道微生物群變化并促進(jìn)相關(guān)健康影響的能力。最近進(jìn)行了一項(xiàng)健康食品選擇與腸道微生物群組成之間的廣泛關(guān)聯(lián)研究，表明α多樣性與低脂奶酪之間存在強(qiáng)烈的正關(guān)聯(lián)。

臨床前研究報(bào)告稱，給小鼠服用奶油奶酪后，產(chǎn)生丁酸鹽的細(xì)菌水平增加，T細(xì)胞(Treg)介導(dǎo)的免疫反應(yīng)和IgE水平降低，表明對緩解特應(yīng)性皮炎有潛在的有益作用。

奶酪中的發(fā)酵菌可以存在人體一段時(shí)間

在人類中，兩項(xiàng)干預(yù)試驗(yàn)評(píng)估了食用卡門貝爾奶酪對不同腸道菌群成員的影響，結(jié)果表明，食用奶酪后糞腸球菌（Enterococcus faecalis）的豐度顯著增加，并且卡門貝爾奶酪中存在的微生物，如乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）、腸膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）和白地土菌（Geotricum candidum），在食用奶酪期間出現(xiàn)在個(gè)體的糞便中。在停止干預(yù)15天后，糞便樣本中存在腸膜明串珠菌。

3 開菲爾

開菲爾是一種由微生物混合物發(fā)酵的產(chǎn)品，通常包括幾種乳酸菌和酵母，其發(fā)酵和生產(chǎn)過程根據(jù)其生產(chǎn)的地理區(qū)域和傳統(tǒng)的細(xì)化過程而顯著變化。

因此，很難對開菲爾的效果得出一般性的結(jié)論，更謹(jǐn)慎的做法是根據(jù)所研究的開菲爾的類型來具體說明這些效果。

改善機(jī)體代謝，抗肥胖

有證據(jù)表明，食用開菲爾可能有有益的代謝作用。開非爾能夠調(diào)節(jié)嚙齒動(dòng)物體內(nèi)的微生物群組成。向肥胖的人類微生物群相關(guān)大鼠喂食西藏開菲爾牛奶表明，微生物群變化與膽汁酸和氨基酸代謝有關(guān)。

此外，連續(xù)四周每天給小鼠服用克非爾顯示了對厚壁菌門/擬桿菌門比率的影響，以及對性能和身體疲勞的改善。

另一項(xiàng)研究通過建立社區(qū)特征和幾種生物標(biāo)志物之間的相關(guān)性，證明了開菲爾在小鼠體內(nèi)的抗肥胖作用，這表明食用開菲爾誘導(dǎo)的微生物群和真菌群調(diào)節(jié)可能與預(yù)防肥胖和脂肪酸代謝有關(guān)。

改善炎癥性腸病、代謝綜合征

一項(xiàng)針對炎癥性腸病患者的隨機(jī)對照試驗(yàn)表明，定期食用開非爾可以改善生活質(zhì)量，減少腹脹。

此外，一項(xiàng)平行組隨機(jī)對照干預(yù)試驗(yàn)顯示，代謝綜合征患者接受開菲爾12周后，在開菲爾組中放線菌的相對豐度增加，對代謝綜合征標(biāo)志物有一些有利的影響。

還可能影響宿主行為和免疫狀態(tài)

對小鼠施用開非爾還被證明可以增加短乳桿菌（Lactobacillus brevis）的流行率和微生物群產(chǎn)生γ-氨基丁酸的能力，影響宿主行為和免疫狀態(tài)。

這些臨床前證據(jù)表明，開非爾對宿主的微生物群和代謝有影響，包括肥胖、糖尿病、肝臟和心血管疾病、免疫和神經(jīng)系統(tǒng)變化。

植物發(fā)酵食品

除了發(fā)酵乳制品外，關(guān)于其他動(dòng)物性發(fā)酵食品調(diào)節(jié)微生物群的信息較少。然而，有證據(jù)表明植物發(fā)酵食品對腸道微生物群的影響，以及其與健康影響的潛在關(guān)系。

在這方面，酸菜、泡菜、紅茶菌和其他發(fā)酵的植物性食物已經(jīng)被研究過，并顯示出對腸道微生物群的不同影響，盡管需要更多的證據(jù)來建立它們對人類健康的明確聯(lián)系。

1 酸面包

低蛋白飲食相關(guān)細(xì)菌減少、影響升糖反應(yīng)

酸面包是一種發(fā)酵食品，也顯示出了顯著的效果。采用元蛋白質(zhì)基因組學(xué)方法分析了酸面包對大鼠微生物組的影響，結(jié)果顯示低蛋白質(zhì)飲食相關(guān)的細(xì)菌類群減少。

在另一項(xiàng)研究中，食用手工酸面包引起的升糖反應(yīng)與食用工業(yè)白面包不同。這些反應(yīng)是個(gè)體特異性的和微生物相關(guān)的。

每個(gè)人的血糖反應(yīng)可以根據(jù)干預(yù)研究前確定的微生物組譜進(jìn)行預(yù)測。

2 發(fā)酵豆制品

促進(jìn)脂肪酸分解代謝

關(guān)于發(fā)酵豆制品，一些臨床研究顯示了微生物群調(diào)節(jié)活性和各種生理效應(yīng)。在嚙齒動(dòng)物中研究了大豆發(fā)酵產(chǎn)品對代謝過程的影響，表明發(fā)酵大豆能夠促進(jìn)小鼠脂肪酸分解代謝和主要細(xì)菌門的變化。

影響其他代謝物水平

鼠李糖乳桿菌發(fā)酵的豆?jié){通過增加一些細(xì)菌類群，如擬桿菌（Bacteroides），對小鼠微生物群有影響，這是一種通過尿液排泄的異黃酮代謝物的來源。

此外，用解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）發(fā)酵的大豆降低了2型糖尿病大鼠模型中的高血糖，引起疣微菌(Verrucomicrobiales)種群的增加和腸桿菌（Enterobacteriales）的減少，以及其他微生物群的變化。

改善認(rèn)知功能

值得注意的是，在小鼠中攝入植物乳桿菌發(fā)酵的大豆后，觀察到對認(rèn)知功能的積極影響，以及乳酸菌和雙歧桿菌種群的增加。

含有植物乳桿菌（L.plantarum C29）的發(fā)酵產(chǎn)品在一組輕度認(rèn)知障礙患者中進(jìn)行的為期12周的人類臨床試驗(yàn)中顯示出認(rèn)知能力的改善。

可能改善皮膚狀況

最后，攝入含有干酪乳酸菌代田株(Lactobacillus casei Shirota)的發(fā)酵豆乳對健康絕經(jīng)前日本女性的皮膚狀況有顯著影響，乳酸菌和雙歧桿菌的數(shù)量有增加的趨勢，而腸桿菌科和紫單胞菌科(Porphyromonadaceae) 的數(shù)量則有下降的趨勢。

02不同飲食模式對腸道菌群及健康的影響

由于各種食物已經(jīng)證明了調(diào)節(jié)特定細(xì)菌和腸道微生物群整體結(jié)構(gòu)的能力，因此短期和長期的飲食模式可以影響腸道微生物組的構(gòu)成和良好功能。

飲食對腸道菌群的多樣性至關(guān)重要

我們腸道菌群的多樣性可能反映了我們飲食的多樣性，因此，飲食可能是我們控制和平衡腸道菌群組成和代謝的最強(qiáng)大的武器。

以下部分旨在概述過去幾年來產(chǎn)生的關(guān)于不同飲食和飲食習(xí)慣對調(diào)節(jié)腸道菌群的潛力的一些現(xiàn)有知識(shí)。

西式飲食、地中海飲食和素食這幾種可能是世界上最常見的人類飲食模式，每一種都與一些特定的健康/疾病狀況有關(guān)。

不同飲食模式的差異主要是碳水化合物和纖維的含量

宏量和微量營養(yǎng)素方面的顯著差異決定了這些飲食模式，其中復(fù)合碳水化合物和纖維的含量可能是最顯著的之一。

事實(shí)上，復(fù)雜的碳水化合物和纖維可能是產(chǎn)生最確鑿證據(jù)的食物成分，它們是腸道菌群的有益調(diào)節(jié)器，在碳水化合物消耗僅24小時(shí)后就會(huì)發(fā)生快速轉(zhuǎn)變。

西式飲食

西式飲食，是一種以高含量精加工糖和碳水化合物、高含量飽和脂肪酸、高含量動(dòng)物蛋白以及低含量膳食纖維為特征的一種現(xiàn)代飲食方式，不能否認(rèn)的是這種飲食好吃還容易上癮。

西式飲食導(dǎo)致易患許多代謝疾病

這種飲食模式在人類歷史上是最近才出現(xiàn)的，通常與城市生活方式有關(guān)，通常與炎癥和代謝疾病有關(guān)，包括2型糖尿病和肥胖等。

西式飲食下的腸道微生物顯著改變

此外，在將祖先生活方式和農(nóng)業(yè)人口的飲食與西方化生活方式的飲食進(jìn)行比較時(shí)，觀察到腸道微生物群的組成發(fā)生了顯著變化，總體特征是纖維降解細(xì)菌的減少和蛋白質(zhì)代謝細(xì)菌的增加。

變形菌、擬桿菌等蛋白質(zhì)代謝菌較豐富

最近的研究已經(jīng)指出，與這些生活方式相關(guān)的一些疾病生物標(biāo)志物可能是通過西方飲食對腸道微生物群的干擾作用介導(dǎo)的，其特點(diǎn)是多樣性低。

蛋白質(zhì)和膽汁代謝細(xì)菌占主導(dǎo)地位，包括產(chǎn)生三甲胺n-氧化物(TMAO)的物種，變形菌和擬桿菌通常更為豐富。

事實(shí)上，在動(dòng)物模型中，西方化飲食的引入會(huì)迅速轉(zhuǎn)化為微生物群的變化，并增加感染和代謝疾病的風(fēng)險(xiǎn)，在向新動(dòng)物移植不良微生物群后，這些表型可以重現(xiàn)。

這表明，飲食模式影響人類健康的一些機(jī)制是通過調(diào)節(jié)腸道微生物群來實(shí)現(xiàn)的，并表明通過飲食調(diào)節(jié)腸道微生物群可能會(huì)降低一些疾病風(fēng)險(xiǎn)。

地中海飲食

地中海飲食的特點(diǎn)是大量攝入新鮮水果、蔬菜、豆類和全谷物，同時(shí)攝入少量動(dòng)物蛋白、加工食品和飽和脂肪。

地中海飲食改善代謝、降低慢性病患病率

長期以來，這種飲食習(xí)慣與改善代謝和心血管健康、健康老齡化、降低死亡率和慢性疾病患病率有關(guān)。

纖維降解細(xì)菌豐度增加、短鏈脂肪酸增加

其中一些影響與腸道菌群特征及其相關(guān)代謝組和免疫調(diào)節(jié)的特定變化有關(guān)。就地中海飲食對腸道菌群的具體影響而言，它通常與纖維降解物種的高度多樣性和代表性有關(guān)，如普雷沃氏菌（Prevotella）和毛螺菌屬(Lachnospira)。

其代謝導(dǎo)致短鏈脂肪酸的產(chǎn)生;以及一些瘤胃球菌的減少。事實(shí)上，嚴(yán)格堅(jiān)持地中海飲食的人的短鏈脂肪酸水平似乎更高。

值得注意的是，與地中海飲食相關(guān)的有益腸道菌群調(diào)節(jié)并不完全與其長期食用有關(guān)，因?yàn)轱嬍沉?xí)慣向這種模式轉(zhuǎn)變，即使是相對較短的時(shí)間，通常也會(huì)改善微生物和健康生物標(biāo)志物，這在各種炎癥、代謝和認(rèn)知障礙的動(dòng)物模型以及人類臨床試驗(yàn)中都得到了證明。

例如，對一組超重和肥胖的參與者進(jìn)行了8周的地中海飲食干預(yù)，即使在保持能量攝入的情況下，也導(dǎo)致微生物群多樣性顯著增加，纖維降解細(xì)菌的表現(xiàn)包括普拉梭菌、一些擬桿菌屬和一些羅氏菌屬、顫螺菌屬和毛螺菌，這些細(xì)菌負(fù)責(zé)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生，包括丁酸鹽生產(chǎn)者。其中一些還被認(rèn)為具有抗炎特性。

有效改善炎癥

此外，在飲食干預(yù)后，潛在的促炎細(xì)菌(如Ruminococcus gnavus)減少，膽固醇水平、炎癥標(biāo)志物和胰島素抵抗全面改善。

地中海飲食對腸道菌群結(jié)構(gòu)的好處也在其他健康受試者的隊(duì)列中被揭示出來。在歐洲各國的老年人群中進(jìn)行了一項(xiàng)大型飲食干預(yù)試驗(yàn)，表明在12個(gè)月的時(shí)間內(nèi)堅(jiān)持地中海飲食模式有利于調(diào)節(jié)微生物群中的關(guān)鍵物種，導(dǎo)致與較低虛弱和改善認(rèn)知功能標(biāo)志正相關(guān)的類群的豐富，并與炎癥負(fù)相關(guān)，包括以下幾種菌屬：

普拉梭菌（Faecalibacterium）；

羅氏菌屬(Roseburia)；

優(yōu)桿菌屬（Eubacterium)；

多型擬桿菌（Bacteroides thetaiotaomicron）；

普雷沃氏菌（Prevotella）。

素食

素食是一種不食肉等動(dòng)物產(chǎn)品的飲食方式，有時(shí)也戒食奶制品和蜂蜜。在另一個(gè)極端，許多研究評(píng)估了長期素食和雜食飲食對微生物群、代謝組和疾病風(fēng)險(xiǎn)的影響。

素食對健康促進(jìn)的具體作用暫不明確

長期以來，素食飲食一直被認(rèn)為具有促進(jìn)健康的作用，但與雜食性飲食相比，素食飲食也可以培養(yǎng)不同的腸道微生物群結(jié)構(gòu)，總體上增加了多樣性和豐富性;擬桿菌（Bacteroidetes）經(jīng)常以較高的相對頻率出現(xiàn)。

然而，報(bào)告了一些相互矛盾的結(jié)果，一些控制良好的喂養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)，生活在同一地理區(qū)域的雜食性和素食者之間的腸道微生物群只有適度的差異。不過兩組在代謝組中都表現(xiàn)出很大的差異，這可能部分歸因于微生物群產(chǎn)生的代謝物。

低FODMAP飲食

還有一種與潛在微生物群調(diào)節(jié)能力相關(guān)的飲食模式是低FODMAP飲食。

什么是FODMAP？

FODMAP是一組人體吸收較差的短鏈碳水化合物，包括果糖、果聚糖、乳糖、多元醇及半乳糖寡糖等。

其特點(diǎn)是可發(fā)酵低聚糖、雙糖、單糖和多元醇的含量降低，雖然其中一些成分可能作為益生元對健康受試者的腸道菌群進(jìn)行有益的調(diào)節(jié)，但它們也可能引發(fā)腸易激綜合征(IBS)和其他腸道疾病患者的不良反應(yīng)。

緩解腸易激綜合征

低FODMAP飲食長期以來可以證明緩解了腸易激綜合征患者的癥狀，但其有益效果似乎強(qiáng)烈依賴于患者的基礎(chǔ)微生物群特征。

影響健康促進(jìn)有關(guān)細(xì)菌的豐度

在微生物區(qū)系水平上，F(xiàn)ODMAP消耗的減少通常會(huì)導(dǎo)致一些與健康促進(jìn)有關(guān)細(xì)菌的腸道減少，如：

普拉梭菌（Faecalibacterium Prausnitzii）↓↓↓

雙歧桿菌（Bifidobacterium）↓↓↓

嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia）↓↓↓

巨球型菌屬（Megasphaera）↓↓↓

片球菌屬（Pediococcus）↓↓↓

放線菌（Actinobacteria）↓↓↓

以及產(chǎn)生丁酸鹽的細(xì)菌減少

同時(shí)伴隨著其他氣體消耗細(xì)菌的增加，如雌馬酚產(chǎn)生者Adlercreutzia，甚至是Ruminococcus torques。細(xì)菌通常在腸易激綜合征患者中檢測到高豐度。

因此，低FODMAP飲食可以導(dǎo)致癥狀的改善，盡管所涉及的機(jī)制尚不清楚，但是同時(shí)，也可以誘導(dǎo)更明顯的腸道菌群失調(diào)。

有趣的是，低FODMAP飼糧降低了結(jié)腸pH值和細(xì)菌總數(shù)，而短鏈脂肪酸濃度不受影響，這進(jìn)一步支持了低FODMAP飲食下腸道菌群代謝中存在重要的重組。

注意

雖然人們普遍認(rèn)為地中海和素食飲食可以改善腸道微生物群的多樣性和纖維降解細(xì)菌的表現(xiàn)，但在不同的研究中，一些具體的類群有所不同，這阻礙了在飲食模式、微生物群變化和健康反映之間建立具體的因果關(guān)系。

這可以歸因于不同食物組合的可變影響，以及對飲食干預(yù)的反應(yīng)可能高度依賴于基礎(chǔ)腸道微生物群組成，以及其他個(gè)體遺傳和環(huán)境特征、宿主遺傳、季節(jié)、地理和文化差異。

在考慮將飲食干預(yù)作為精確調(diào)節(jié)腸道微生物群的手段時(shí)，另一個(gè)需要考慮的關(guān)鍵方面不僅是宏觀和微量營養(yǎng)素的具體組成，還包括攝入次數(shù)、飲食行為和飲食干預(yù)的持續(xù)時(shí)間。

一般來說，雖然相對短期的飲食干預(yù)足以對腸道菌群產(chǎn)生可測量的影響，但在恢復(fù)習(xí)慣性飲食后，這些變化會(huì)迅速恢復(fù)，甚至，根據(jù)基礎(chǔ)菌群配置，可能需要更大的干預(yù)才能產(chǎn)生明顯的效果;建議永久性的飲食適應(yīng)，以確保提供持續(xù)的基質(zhì)來源，為有益的腸道種群提供燃料及其相關(guān)的長期益處。

因此，雖然在該領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但為了建立旨在通過調(diào)節(jié)腸道微生物群來改善人類健康的個(gè)性化飲食策略，有必要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

03益生菌調(diào)節(jié)腸道微生物群和健康

益生菌被定義為“當(dāng)施用足量時(shí)，對宿主的健康有益的活微生物”。

益生菌已被認(rèn)為在不同水平上發(fā)揮其有益功能，包括:

營養(yǎng)物質(zhì)的代謝，以促進(jìn)消化，產(chǎn)生維生素或具有全身作用的分子；

神經(jīng)系統(tǒng)信號(hào)的改變；

免疫調(diào)節(jié)的誘導(dǎo)；

對生理應(yīng)激的保護(hù)；

直接和間接的病原體拮抗；

改善腸道上皮的屏障功能；

調(diào)節(jié)微生物

益生菌可以在不同程度上對宿主產(chǎn)生有益作用

Nma B,et al.Elsevier Inc.2022

這些功能可以是接觸依賴的或由表面分子介導(dǎo)的，如脂磷酸和梭酸依賴菌毛，或由分泌分子介導(dǎo)的，如短鏈脂肪酸和細(xì)菌素。

總的來說，突出了免疫調(diào)節(jié)和病原體拮抗活性，它們對于維持腸道微生物組中細(xì)菌群落與宿主之間的平衡至關(guān)重要。

益生菌

一些研究，不僅在體外和動(dòng)物模型中，而且在人類志愿者中，分析了益生菌對與人類疾病相關(guān)的特定細(xì)菌病原體或群體的抑制作用，如產(chǎn)氣莢膜梭菌 (Clostridium perfringens)、腸炎沙門氏菌（Salmonella enteritidis）和大腸桿菌（Escherichia coli）;以及其對生理或炎癥標(biāo)志物和免疫特征的影響。

益生菌也被認(rèn)為能夠調(diào)節(jié)整體腸道微生物群。事實(shí)上，有人提出所需的益生菌效果與腸道中的微生態(tài)變化有關(guān)。

益生菌治療改變了腸道微生物組成

對動(dòng)物模型的不同研究表明，用不同菌株的乳酸菌和雙歧桿菌以及其他微生物(如布拉氏酵母菌)進(jìn)行治療，明顯影響小鼠腸道的微生物群組成，促進(jìn)微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能的變化。

注：這些研究大多使用細(xì)菌計(jì)數(shù)或qPCR分析來研究腸道微生物群分布的變化，只獲得了生態(tài)系統(tǒng)的一小部分圖像。在這方面，隨著下一代測序技術(shù)和生物信息學(xué)工具的發(fā)展，我們可以對腸道微生物組進(jìn)行更深入的研究，不僅可以從結(jié)構(gòu)和組成層面，還可以從功能層面深入研究益生菌對微生物群落的影響。

緩解肥胖相關(guān)的腸道微生物失調(diào)

在動(dòng)物模型上報(bào)道了鼠李糖乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、兩歧雙歧桿菌、長雙歧桿菌和糞腸球菌對飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠腸道微生物群的調(diào)節(jié)作用，緩解了飲食誘導(dǎo)的肥胖和相關(guān)的腸道微生物群失調(diào)。

此外一些益生菌，如茯磚茶中的冠突散囊菌(Eurotium cristatum)，也顯示出調(diào)節(jié)腸道真菌和細(xì)菌群落的能力，表現(xiàn)出與健康動(dòng)物中觀察到的情況更接近的特征，并減輕飲食引起的肥胖癥狀。

下面是益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群的一些證據(jù)：

調(diào)節(jié)抑郁癥的腸道生態(tài)失調(diào)

在抑郁癥小鼠模型中，使用含有L.plantarum LP3、L.rhamnosus LR5、Bifidobacterium lactis BL3、Bifidobacterium breve BR3和Pediococcus pentosaceus PP1的益生菌配方進(jìn)行干預(yù)，可對微生物組產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，使其與健康動(dòng)物中觀察到的情況相似，從而減少與疾病相關(guān)的腸道生態(tài)失調(diào)。

結(jié)腸炎生態(tài)失調(diào)得到改善

同樣，在誘導(dǎo)結(jié)腸炎小鼠模型中，攝入布拉迪酵母菌（Saccharomyces boulardii）或兩株發(fā)酵乳桿菌（Lactobacillus fermentum ）已顯示出能夠調(diào)節(jié)腸道微生物組，增加生物多樣性，并顯著改善結(jié)腸炎動(dòng)物的腸道生態(tài)失調(diào)特征。

結(jié)直腸癌的致病菌得到抑制，有益細(xì)菌增加

另外，在結(jié)直腸癌小鼠模型中，丁酸梭菌（Clostridium butyricum）的干預(yù)減弱了致病菌的增加，促進(jìn)了有益菌的生長，并改變了次生膽鹽和短鏈脂肪酸等微生物源性代謝產(chǎn)物。

在小鼠哮喘模型、抗生素誘導(dǎo)的生態(tài)失調(diào)小鼠和健康動(dòng)物中也報(bào)道了這些調(diào)節(jié)作用，顯示生物多樣性和有益細(xì)菌豐度的增加。

益生菌對微生物群的調(diào)節(jié)在人類中并不明顯，因?yàn)橛械难芯匡@示了相互矛盾的結(jié)果?？赡苓€需一系列深入研究來了解益生菌對人體腸道微生物群的具體影響。

下面是存在爭議的一些數(shù)據(jù)：

在最近的一項(xiàng)工作中，研究表明，以嗜酸乳桿菌（L. acidophilus）、乳酸乳桿菌（B. lactis）、長雙歧桿菌（B. longum）、雙歧雙歧桿菌（B. bifidum）、和半乳糖低聚糖混合物組成的共生生物作為益生元進(jìn)行干預(yù)，顯示出在一組肥胖患者中調(diào)節(jié)腸道微生物群落的能力，觀察到不同健康相關(guān)菌群(如雙歧桿菌、毛螺菌和乳桿菌)的比例有所增加;以及與肥胖正相關(guān)的慢性炎癥相關(guān)群體的減少，如瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)，普雷沃氏菌（Prevotella）和巨球型菌屬（Megasphaera） 。

然而，先前對肥胖患者的研究顯示了相互矛盾的結(jié)果，因此其中一些研究報(bào)告稱，在益生菌干預(yù)后，腸道微生物群落沒有變化，質(zhì)疑這種對腸道微生物組的調(diào)節(jié)作用的存在。

與此同時(shí)，對影響全球數(shù)百萬人的炎癥性腸病患者的研究也顯示出有爭議的結(jié)果。盡管在動(dòng)物模型中已經(jīng)報(bào)道了對腸道微生物群落的調(diào)節(jié)作用，但在一組潰瘍性結(jié)腸炎患者中，用含有短雙歧桿菌(B. breve)的某品牌益生菌治療，在研究過程中，兩個(gè)治療組之間沒有顯著差異。

另一方面，攝入含有L.acidophilus La-5和B. animalis亞種的益生菌酸奶。促進(jìn)了一組炎癥性腸病患者中乳酸菌、雙歧桿菌和擬桿菌水平的增加，盡管這項(xiàng)工作沒有從宏基因組的角度分析微生物組。

益生菌與特定細(xì)菌屬

特定菌屬水平增加，整體菌群組成變化不大

一些研究報(bào)道，益生菌不影響整體菌群組成，但可以改變特定屬的比例。

例如，在高危特應(yīng)性疾病嬰兒中，在產(chǎn)前最后階段和出生后第一年攝入益生菌混合物促進(jìn)了雙歧桿菌和乳酸桿菌水平的增加，但在腸道微生物組中沒有檢測到顯著變化。

同樣，在一組有功能性便秘癥狀的個(gè)體中，混合使用益生菌的干預(yù)促進(jìn)了瘤胃球菌（Ruminococcus）水平的增加和丹毒絲菌科(Erysipelotrichaceae) 成員的減少，但α多樣性指數(shù)和整體微生物組組成顯示出與安慰劑組檢測到的水平相似。

在一組HIV感染個(gè)體中，在使用鼠李糖酵母菌GG干預(yù)8周后，也描述了相同的趨勢。

增加與健康相關(guān)共生細(xì)菌，減少病原體相關(guān)細(xì)菌

其他研究表明，益生菌可以引起腸道微生物種群的變化，增加與健康相關(guān)的共生細(xì)菌的水平，減少與病原體相關(guān)的群體，甚至恢復(fù)被改變的微生物群落的平衡。

在這方面，干酪乳桿菌（Lactobacillus casei Lcr35）在一組患有急性腹瀉的兒童中，促進(jìn)了擬桿菌、糞桿菌和瘤胃球菌屬的增加，并降低了大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌的水平。

在一項(xiàng)針對乳糖不耐受患者的研究中，使用B.longum BB536和L.rhamnosus HN001進(jìn)行30天的干預(yù)也導(dǎo)致腸道微生物組成發(fā)生積極變化。

在感染幽門螺旋桿菌的患者中也觀察到了這種趨勢。他們報(bào)告了多重耐抗生素的屎腸球菌LAB制劑與抗生素聯(lián)合使用時(shí)，在正常腸道微生物群方面的有效效果，防止α多樣性值的下降，并恢復(fù)受抗生素治療影響的微生物群的水平。

同樣，在一組患有早期敗血癥的成年人中，益生菌的干預(yù)導(dǎo)致α多樣性的增加以及益生菌的增加，如不同種類的乳酸菌（Lactobacillus）和屎腸桿菌（E.faecium）。

益生菌與細(xì)菌代謝物

此外，一些研究表明，益生菌不僅可以引起特定細(xì)菌種群的變化，還可以引起相關(guān)微生物群代謝物的變化。

肝硬化患者腸道失調(diào)得到改善

在肝硬化患者中，攝入8周鼠李糖乳桿菌GG不僅能調(diào)節(jié)腸道微生物組，降低腸桿菌科（Enterobacteriaceae）和紫單胞菌科(Porphyromonadaceae)的相對豐度，增加共生菌毛螺菌科(Lachnospiraceae)和瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)的豐度，還能調(diào)節(jié)代謝物的分布，從而改善腸道生態(tài)失調(diào)和微生物-代謝組的聯(lián)系。

在攝入增強(qiáng)結(jié)腸短鏈脂肪酸生成的發(fā)酵牛奶后，也有類似的趨勢被報(bào)道；在乙型肝炎誘導(dǎo)的肝硬化患者中攝入含有丁酸梭菌(C.butyricum)和嬰兒雙歧桿菌（Bifidobacterium infantis）的益生菌混合物3個(gè)月后，促進(jìn)了不同腸粘膜屏障完整性生物標(biāo)志物的改善。

考慮到來自動(dòng)物模型和人體試驗(yàn)的這一證據(jù)，最近有人提出將益生菌作為預(yù)防和治療結(jié)直腸癌的新策略。

注：迄今為止，缺乏針對人類患者的研究，專注于分析益生菌對與CRC相關(guān)的腸道菌群紊亂的可能調(diào)節(jié)作用。

健康人群病原相關(guān)菌豐度下降

就健康人群而言，只有少數(shù)干預(yù)研究分析了益生菌攝入量對腸道微生物群的影響，而腸道微生物群可以根據(jù)參與者的年齡進(jìn)行分類。

在一項(xiàng)對3至12個(gè)月大的嬰兒的研究中，使用三種益生菌菌株進(jìn)行干預(yù)(B.longum subsp. infantis R0033, Lactobacillus helveticus R0052和B. bifidum R0071)。8周后，一些病原相關(guān)類群如柯林斯菌屬(Collinsella)，腸球菌（Enterococcus）和克雷伯氏菌（Klebsiella），糞桿菌（Faecalibacterium）和瘤胃球菌（Ruminococcus）水平下降。

此外，在干預(yù)期間，一些細(xì)菌群保持穩(wěn)定，而在安慰劑組中，它們增加了，如大腸桿菌志賀氏菌(Escherichia-shigella)和韋榮氏球菌屬（Veillonella）的情況下

增加有益細(xì)菌，減少病原體相關(guān)菌的一些證據(jù)：

在另一項(xiàng)對健康嬰兒的研究中，在生命的第一年攝入補(bǔ)充了4種雙歧桿菌菌株的配方，促進(jìn)了脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）和經(jīng)黏液真桿菌屬（Blautia）水平的下降，以及代謝物譜的差異，盡管沒有檢測到整體微生物組的變化。

在成人人群中，有研究表明，益生菌攝入量對腸道微生物群落的影響與腸道菌群的基礎(chǔ)組成密切相關(guān)。每天食用干酪乳桿菌(L.casei)14天，增加了某些有益細(xì)菌的相對豐度，如乳酸桿菌（Lactobacillus）、羅氏菌屬(Roseburia)、糞球菌屬（Coprococcus），而一些有害細(xì)菌的水平則降低了。

在用Lactobacillus kefiri LKF01治療后，以及B.longum BB536和L.rhamnosus HN001進(jìn)行干預(yù)后，也報(bào)告了類似的結(jié)果，顯示出強(qiáng)大的調(diào)節(jié)腸道微生物群組成的能力，導(dǎo)致有益細(xì)菌的增加，并顯著減少直接參與促炎反應(yīng)和胃腸道疾病發(fā)作的潛在有害菌群。

產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌增加

此外，每天食用兩歧歧桿菌（B.bifidum strain Bb）4周會(huì)影響糞便微生物群中優(yōu)勢類群的相對豐度，并調(diào)節(jié)糞便丁酸鹽水平，因此作者觀察到普雷沃氏菌(Prevotellaceae)的數(shù)量減少，而瘤胃球菌(Ruminococcaceae)和Rikenellaceae的比例更高。

這些研究支持了之前的研究，即益生菌對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用。有趣的是，最近有人提出了益生菌“ salami”的潛力，盡管微生物組的整體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)現(xiàn)顯著變化，但攝入益生菌薩拉米會(huì)促進(jìn)產(chǎn)生丁酸鹽的細(xì)菌的增加。

在益生菌攝入過程中檢測到粘附相關(guān)基因的差異表達(dá)和大量參與細(xì)菌運(yùn)動(dòng)性的基因，提示益生菌干預(yù)可以通過調(diào)節(jié)其表達(dá)模式來調(diào)節(jié)腸道微生物組。

小結(jié)

總之，在過去的幾十年里，大量的科學(xué)報(bào)告已經(jīng)證實(shí)了益生菌對宿主健康的積極作用。然而，盡管存在不同的動(dòng)物模型和人體研究，顯示益生菌可能對腸道微生物群落及其功能具有調(diào)節(jié)作用，但在人體試驗(yàn)中報(bào)道的還存在一定的爭議。

現(xiàn)有的研究使用了不同的益生菌菌株、廣泛的年齡范圍、疾病和疾病狀態(tài)，以及攝入不同飲食和營養(yǎng)素的志愿者;因此，研究組表現(xiàn)出較高的個(gè)體內(nèi)部和個(gè)體間的變異性，使得閱讀結(jié)果變得困難。

另一方面，正如前面提到的，我們必須考慮到益生菌的作用不僅取決于菌株，還取決于基礎(chǔ)微生物群，而最常用的益生菌(主要屬于乳酸桿菌和雙歧桿菌)不一定在腸道定植，并且可以在益生菌干預(yù)后釋放，從而使確定益生菌調(diào)節(jié)宿主腸道微生物群的具體機(jī)制變得更加復(fù)雜。

為了闡明益生菌對腸道環(huán)境和微生物群影響的分子機(jī)制，我們應(yīng)該進(jìn)一步研究更大、更均勻的群體，也許還應(yīng)該研究從人類腸道環(huán)境中分離出來的下一代益生菌，它們能夠在腸道粘膜上定植，產(chǎn)生長期效應(yīng)。

04益生元化合物對腸道菌群的影響

益生元概念

益生元概念首次定義為“不易消化的食物成分，通過選擇性地刺激一種或少數(shù)已經(jīng)存在于結(jié)腸中的細(xì)菌的生長或活性而有益地影響宿主”。

然而，這一概念多年來一直在發(fā)展。當(dāng)前的國際益生菌和益生元協(xié)會(huì)共識(shí)小組提出了以下益生元的定義:“一種被宿主微生物選擇性利用的對健康有益的底物”。

各種益生元

應(yīng)該指出的是，目前確立的益生元是基于碳水化合物的，盡管其他物質(zhì)如酚類化合物和多不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為各自的共軛脂肪酸可能符合這一定義。

幾十年來，只有少數(shù)幾類碳水化合物被認(rèn)為是益生元，包括人乳寡糖(HMOs)、菊粉和低聚果糖(FOS)、低聚半乳糖(GOS)和乳果糖。

一些益生元及相關(guān)研究

Nma B,et al.Elsevier Inc.2022

人乳寡糖

人乳寡糖包括由5個(gè)單體(葡萄糖、半乳糖、n-乙酰葡萄糖胺、焦糖和唾液酸)通過多達(dá)12個(gè)不同的a-和b-糖苷鍵結(jié)合形成的廣泛的低聚糖結(jié)構(gòu)。

人乳寡糖對新生兒腸道菌群發(fā)育有很大影響，促進(jìn)雙歧桿菌(Bifidobacteriaceae)和擬桿菌(Bacteroidaceae)生長。

低聚果糖

另一方面，低聚果糖是通過蔗糖的果糖轉(zhuǎn)基化或菊粉的部分水解獲得的，是唯一主要由果糖單位組成的碳水化合物。

低聚半乳糖

相比之下，低聚半乳糖包括含有b鍵的b-GOS和來自乳糖延伸的b-GOS，以及存在于各種蔬菜來源中的a-GOS，如棉子糖和水蘇糖。

其他益生元

其他潛在的益生元低聚糖包括異麥芽糖-低聚糖(IMOS)，由糖化植物淀粉中獲得的由a鍵連接的葡萄糖單位形成的分支結(jié)構(gòu);

低聚木糖(XOS)和阿拉伯低聚糖(AXOS)，由木聚糖和阿拉伯低聚木聚糖水解產(chǎn)生的含有阿拉伯糖酰和葡萄糖醛基分支的低聚木糖物組成;

纖維寡糖(COS)，由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)酶解獲得，由b鍵連接的葡萄糖單位形成;

果膠寡糖(POS)，由果膠部分水解產(chǎn)生，由半乳糖醛酸線性鏈形成，可能顯示含有鼠李糖、阿拉伯糖、木糖和半乳糖等中性糖的分支結(jié)構(gòu)域。

益生元的作用

許多研究通過動(dòng)物模型來評(píng)估體內(nèi)益生元化合物的潛在生物活性。

增強(qiáng)代謝和生物利用度

通過16S rRNA基因測序和鳥槍法測序，大鼠給予低聚果糖和低聚半乳糖可導(dǎo)致普雷沃氏菌（Prevotella）水平升高，并由于普雷沃氏菌的代謝功能而增強(qiáng)了人參總苷的生物轉(zhuǎn)化和生物利用度。

深度宏基因組測序?qū)嶒?yàn)已經(jīng)報(bào)道了低聚果糖在高脂飲食喂養(yǎng)小鼠中促進(jìn)了以下菌群的生長：

Allobaculum ↑↑↑

Oribacterium ↑↑↑

普雷沃氏菌（Prevotella） ↑↑↑

并降低了以下菌群：

嗜膽菌屬(Bilophila) ↓↓↓

Butyrivibrio LE30 ↓↓↓

鳥槍測序分析還顯示，菊粉處理的高脂飼料飼養(yǎng)的小鼠后代的葡萄糖和脂質(zhì)代謝途徑增強(qiáng)。

以下菌群水平增加：

B. breve ↑↑↑

B. acidifaciens ↑↑↑

Clostridium sp. CAG 343 ↑↑↑

Eubacterium sp. CAG 786 ↑↑↑

下列菌群水平下降：

B. massiliensis ↓↓↓

Oscillibacter sp. 1-3 ↓↓↓

Ruminococcus gnavus CAG 126 ↓↓↓

降低致病菌豐度

在肉雞等其他動(dòng)物模型中測試了低聚果糖補(bǔ)充劑作為抗生素的替代品，導(dǎo)致致病性脫硫弧菌屬(Desulfovibrio)和幽門螺桿菌（Helicobacter）的豐度降低。

研究集中在其他寡糖家族，如異麥芽低聚糖，揭示了綠茶與異麥芽低聚糖聯(lián)合使用，通過預(yù)防小鼠腸道生態(tài)失調(diào)來對抗高脂肪飲食誘導(dǎo)的代謝改變，顯示了有益細(xì)菌(如Akkermansia muciniphilia，雙歧桿菌，乳酸菌和羅氏菌屬)豐度的增加。

非碳水化合物類益生元可以改善肥胖和腸道炎癥

非碳水化合物的調(diào)節(jié)作用也在體內(nèi)進(jìn)行了研究，并通過元分類學(xué)評(píng)估了微生物種群的變化。已有研究證明，富含多酚的蔓越莓提取物可預(yù)防飲食誘導(dǎo)的肥胖、胰島素抵抗和腸道炎癥，并增加小鼠腸道微生物群中嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila）豐度。

同樣，槲皮素對高脂飲食誘導(dǎo)的非酒精性脂肪肝疾病的保護(hù)作用，以及類黃酮通過調(diào)節(jié)厚壁菌門/擬桿菌門比率來改善肥胖誘導(dǎo)的小鼠腸道生態(tài)失調(diào)的潛力已被描述。

臨床試驗(yàn)

已經(jīng)進(jìn)行了幾項(xiàng)臨床試驗(yàn)，以測試不同益生元化合物的潛在作用。

增加新生兒雙歧桿菌豐度

經(jīng)熒光原位雜交測定，含有低聚半乳糖和低聚果糖混合物(比例為9:1)的配方可促進(jìn)嬰兒體內(nèi)雙歧桿菌的生長，而補(bǔ)充相同比例的短鏈低聚半乳糖和長鏈低聚果糖可導(dǎo)致丙型肝炎病毒感染母親的新生兒糞便雙歧桿菌和乳酸菌數(shù)量增加。

此外，腸內(nèi)補(bǔ)充80%短鏈低聚半乳糖和長鏈低聚果糖(比例9:1)和20%酸性果膠寡糖的益生元混合物可導(dǎo)致早產(chǎn)兒雙歧桿菌和出生后腸道定植增加。

抑制了艾滋病患者中一些有害菌的生長

在人類免疫缺陷病毒1型(HIV-1)感染的成人中，類似的益生元混合物促進(jìn)了雙歧桿菌的生長，并抑制了以下細(xì)菌的生長：

Clostridium coccoides ↓↓↓

直腸真桿菌（Eubacterium rectale） ↓↓↓

Clostridium lituseburense ↓↓↓

Clostridium histolyticum ↓↓↓

改善肥胖人群腸道菌群構(gòu)成

同樣，服用低聚半乳糖導(dǎo)致50歲以上男性和女性雙歧桿菌豐度增加，并增加雙歧桿菌數(shù)量，減少超重成人糞便樣本中擬桿菌和Clostridium histolyticum的數(shù)量。

臨床試驗(yàn)還報(bào)告了低聚果糖和果聚糖的益生元效應(yīng)，結(jié)果表明菊粉型果聚糖導(dǎo)致雙歧桿菌和普拉梭菌（F. prausnitzii）的增加;根據(jù)16S rRNA基因測序數(shù)據(jù)，這兩種細(xì)菌都與血清脂多糖水平呈負(fù)相關(guān)，并且還降低了肥胖女性的腸道擬桿菌、Bacteroides vulgatus和丙酸桿菌（Propionibacterium）。

增加健康成年人體內(nèi)雙歧桿菌含量

此外，根據(jù)對健康成年人糞便微生物群的分析，菊粉給藥增加了鐵含量低的女性的糞便雙歧桿菌，大豆寡糖、棉子糖和水蘇糖可以被雙歧桿菌選擇性代謝。

其他益生元的作用

研究還評(píng)估其他益生元化合物的潛在效應(yīng)。

食用聚葡萄糖可增加健康男性體內(nèi)戴阿利斯特桿菌屬 （Dialister）、普拉梭菌（Faecalibacterium）和考拉桿菌屬（Phascolarctobacterium）的豐度。

這幾類細(xì)菌的作用在谷禾之前的文章中有具體講述

根據(jù)兩項(xiàng)研究中獲得的16S rRNA基因測序數(shù)據(jù)，B. animalis subsp. lactis 420促進(jìn)了阿克曼菌、Christensenellaceae和Methanobrevibacter的生長，并降低了健康超重或肥胖個(gè)體中Paraprevotella的生長。

在健康個(gè)體中，部分水解瓜爾膠的飲食干預(yù)促進(jìn)了擬桿菌、普拉梭菌、Fusicatenibacter和瘤胃球菌的生長，并減少了經(jīng)黏液真桿菌屬、毛螺菌科和羅氏菌屬的生長。

值得注意的是，這些影響在男性參與者中更為明顯。

同樣，根據(jù)16S rRNA基因測序數(shù)據(jù)，女性不孕癥患者口服部分水解瓜爾膠可導(dǎo)致雙歧桿菌豐度增加，擬桿菌豐度降低，改善腸道生態(tài)失調(diào)和妊娠成功。

每日飲用紅酒多酚可增加健康男性中的菌群數(shù)量，包括以下菌屬：

擬桿菌屬（Bacteroides） ↑↑↑

雙歧桿菌屬（Bifidobacterium） ↑↑↑

腸球菌屬（Enterococcus） ↑↑↑

普雷沃氏菌屬（Prevotella） ↑↑↑

Blautia coccoides ↑↑↑

Eggerthella lenta ↑↑↑

直腸真桿菌(E.rectale) ↑↑↑

05后生元和精神生物制劑與健康

益生菌定義中的關(guān)鍵詞是“活的”，這意味著微生物必須是活的(在施用時(shí))才能發(fā)揮有益的作用。

但是，在過去的幾年里，越來越多的證據(jù)表明，不可活的細(xì)菌，它們的成分或它們分泌的代謝物，也可能在對健康的積極影響中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

后生元

“后生元”一詞于2011年首次提出，指的是攝入后對健康有益的滅活、不可存活的微生物細(xì)胞。

這一概念是基于觀察到非活細(xì)菌或其提取物(破碎的細(xì)菌)具有調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)的能力。

后生元相較益生菌的優(yōu)勢

將后生元與益生菌進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，后生元生產(chǎn)的復(fù)雜性較低，具有更好的長期穩(wěn)定性。

對于某些高炎癥狀態(tài)的患者，使用后生元可能是更安全的替代方案，避免了使用活微生物時(shí)反應(yīng)加劇。

在對術(shù)語進(jìn)行分類的嘗試中，提出了“true probiotics”(活的和活躍的細(xì)胞)、“pseudo-probiotic”(活的和不活躍的細(xì)胞，無論是營養(yǎng)細(xì)胞還是孢子細(xì)胞)和“ghost probiotics”(非活的或死亡的細(xì)胞，完整的或破裂的。

此外，活微生物對食物基質(zhì)成分的活性也可能釋放對健康有積極影響的副產(chǎn)物。例如，牛奶蛋白中加密的生物活性肽。

后生元的組成

后生元的組成可以是可變的。除了滅活的(無生命的)微生物生物量，細(xì)胞壁的成分(肽聚糖、蛋白質(zhì)、糖蛋白、磷壁酸)、細(xì)胞質(zhì)膜(磷脂、蛋白質(zhì))或細(xì)胞外成分，如胞外聚合物(EPS)。此外，分泌到培養(yǎng)基上清液或特定發(fā)酵食品的代謝物也可能存在。

后生元的成分示例及顯微鏡下圖像

Nma B,et al.Elsevier Inc.2022

后生元的作用

后生元作用機(jī)制與益生菌的類似，即調(diào)節(jié)有益菌群的能力、對病原體的拮抗作用、增強(qiáng)腸上皮屏障功能的能力以及調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)或宿主的其他生理功能。

刺激免疫反應(yīng)

雙歧桿菌產(chǎn)生的EPS，作為報(bào)道的對產(chǎn)生細(xì)菌有益作用的關(guān)鍵成分之一。無論是被聚合物包圍的紫外線滅活雙歧桿菌還是純化的EPS本身，都能夠以不同的方式刺激免疫反應(yīng)，這取決于聚合物的物理化學(xué)特性。這些細(xì)菌EPS能夠與腸上皮細(xì)胞的TLR4相互作用。

促進(jìn)脂質(zhì)代謝和葡萄糖穩(wěn)定

此外，雙歧桿菌EPS是能夠積極調(diào)節(jié)菌群組成的碳水化合物，因?yàn)樗鼈儽挥米髂c道某些細(xì)菌的選擇性發(fā)酵底物。特異性EPS還促進(jìn)飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型的脂質(zhì)代謝和葡萄糖穩(wěn)態(tài)的變化。

含有能夠釋放抗菌化合物的活益生菌，也可以被視為后生物制劑，可能有助于提高發(fā)酵產(chǎn)品的安全性。

將后生元應(yīng)用于食品，雖然是改善我們健康的一種新方法，但仍然具有挑戰(zhàn)性。

精神生物制劑

關(guān)于腸道菌群在維持我們生理系統(tǒng)(被稱為微生物-腸道軸)方面的知識(shí)越來越多，這促使了與調(diào)節(jié)這種雙向?qū)υ挼娘嬍巢呗韵嚓P(guān)的新概念的發(fā)展。這些軸之一是研究的熱點(diǎn)，即微生物-腸道-大腦軸。

這是基于對腸道微生物群活動(dòng)可能參與神經(jīng)疾病和隨著年齡增長而維持認(rèn)知功能。

精神生物制劑

針對這目標(biāo)，提出了與益生菌相關(guān)的新定義：精神生物制劑是一種“活的有機(jī)體，當(dāng)攝入足量時(shí)，會(huì)對患有精神疾病的患者產(chǎn)生健康益處”。

最近，這一定義擴(kuò)大到包括能夠調(diào)節(jié)腸-腦軸影響腸道微生物群的底物;因此，精神生物制劑是“有益的細(xì)菌(益生菌)或?qū)τ绊懠?xì)菌-大腦關(guān)系的細(xì)菌(益生元)的支持”。

研究強(qiáng)調(diào)，某些微生物代謝物可以作為某些代謝紊亂的調(diào)節(jié)因子。同樣，在腸道-大腦相互作用的機(jī)制中，微生物代謝物也是關(guān)鍵角色。

改變行為

已經(jīng)證明一些微生物來源的精神生物制劑能夠有效地改變行為。在一種優(yōu)雅的實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生酪胺的Providencia能夠以一種對共生和宿主都有益的方式操縱秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）的“感官”決定;在食物選擇測定中，被Providencia定植的線蟲選擇了含有這種細(xì)菌的食物。

然而，腸道微生物群代謝組的操縱非常復(fù)雜，因?yàn)槟c道微生物的大量多樣性之間存在著一種微生物代謝物生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間持續(xù)反饋的串?dāng)_。

例如，γ-氨基丁酸GABA——（中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要抑制遞質(zhì)）可以由腸道微生物從飲食前體(如谷氨酸)合成，但它被用作支持該生態(tài)位中其他生物生長的營養(yǎng)素。

減輕疼痛

神經(jīng)調(diào)節(jié)的精神生物學(xué)已經(jīng)被提出，通過體外實(shí)驗(yàn)和在大鼠模型上的進(jìn)一步驗(yàn)證，表明嗜酸乳桿菌菌株（Lactobacillusacidophilus NCFM）能夠在腸道水平誘導(dǎo)鴉片樣物質(zhì)和大麻素受體的合成，從而作為一種鎮(zhèn)痛藥減輕疼痛。

調(diào)節(jié)焦慮

對無菌小鼠口服乳酸菌(Lactiplantibacillus plantarum PS128) 可增加小鼠大腦特定區(qū)域的多巴胺和血清素水平，并調(diào)節(jié)動(dòng)物的焦慮樣行為。

關(guān)于能夠產(chǎn)生γ-氨基丁酸(中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要抑制遞質(zhì))的益生菌，已經(jīng)在一些乳酸菌和雙歧桿菌中描述了不同的代謝途徑，其中Levilactobacillus是迄今為止量化產(chǎn)量最高的物種。

不同的策略，如優(yōu)化培養(yǎng)基組成，可用于提高其他物種的γ-氨基丁酸產(chǎn)量。此外，其中一些乳酸菌也被用于發(fā)酵乳制品，以改善這種神經(jīng)遞質(zhì)在食物中的合成。

建議

通過γ-氨基丁酸前體的生物轉(zhuǎn)化將食物與γ-氨基丁酸進(jìn)行天然生物強(qiáng)化，以及使用食物或補(bǔ)充劑作為在腸道中輸送能夠合成γ-氨基丁酸的益生菌的載體，可能是調(diào)節(jié)大腦活動(dòng)的一種策略。、

結(jié)語

上述的一些證據(jù)已經(jīng)證明，發(fā)酵食品、健康的飲食模式、益生菌、益生元以及后生元等都是促進(jìn)腸道健康的重要因素。通過食用這些食物和補(bǔ)充這些營養(yǎng)素，可以增加腸道內(nèi)有益菌的數(shù)量和種類，并在一定程度上抑制病原相關(guān)菌群的豐度，維持腸道菌群的平衡，從而促進(jìn)腸道健康。

飲食在塑造腸道微生物群的組成和活性方面起著重要作用，對營養(yǎng)飲食與健康腸道微生物組之間相互作用的深刻理解，將為我們理解其在疾病預(yù)防和治療中的作用奠定基礎(chǔ)。

任何飲食的好處都將在很大程度上取決于此人的微生物組，每個(gè)人根據(jù)自己獨(dú)特的腸道微生物群攝入不同的飲食的方式，將會(huì)使我們迎來新時(shí)代的飲食模式。

除了腸道健康之外，針對多個(gè)健康維度例如提升免疫力，改善情緒，體重管理，皮膚管理等領(lǐng)域產(chǎn)品和食品的需求都在日益提升，這些與腸道微生物組之間又都存在密不可分的關(guān)聯(lián)。因此基于腸道微生物組重要性的開創(chuàng)性研究，可能會(huì)從根本上改變消費(fèi)者偏好及健康食品行業(yè)的走向。

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