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后生元是什么?

后生元是什么?

    在微生物营养界里已经有了prebiotics (益生元)、probiotics (益生菌),这些年还出现了synbiotics 的概念 (合生元......怎么又跑出来一个后生元Postbiotics」呢?这到底啥?

后生元是什么、后生元

先来回顾一下这几个 “-biotics” 的概念吧!


  • Probiotics 益生菌:指 “live microorganisms that, when administered in adequate amounts, confer a health benefit on the host”,即足量摄取后对宿主有益的活菌


  • Prebiotic 益生元:指 “substrate that is selectively utilized by host microorganisms conferring a health benefit”,即宿主微生物可有选择性地利用的底物、且对宿主健康有益;


  • Synbiotic 摄生素:最开始时单纯地被认为是益生元 + 益生菌的组合,但现在定义为 “a mixture comprising live microorganisms and substrate(s) selectively utilized by host microorganisms that confers a health benefit on the host”,即由活菌以及宿主微生物可选择性利用的底物组成到一起、对宿主健康有益的混合物(潜台词是不能随便混哇,得混到一起还能够发挥促进健康作用的才行)

 

Postbiotics这个概念的出现,则是应着近些年益生菌的研究爆发,大家做益生菌的研究做着做着发现,嘿,除了活菌之外,一些不具备活性的菌体和它们的组成成分、代谢产物好像也对宿主有益处于是乎便开始给这些物质取名字 —— 叫它什么的都有,parabiotics啊, heat-killed probiotics啊,还有人称之为“ghost of probiotics”(益生菌的灵魂?哈哈哈)...


不过总归“Postbiotics”这个词出现的最多,越来越多的文章里和产品宣传里开始提到这个概念,但它到底如何定义,却没有一个公认的说法。大家普遍的理解大概是「益生菌干完活儿挂掉了之后,留下来的这些东西(菌体、代谢产物)等」,因此为“post-” (在生命之后)不过同时,也少不了一些质疑的声音:这到底是不是做probiotics失败了,硬拗出来的一个概念哇?



后生元

 在发表文献里,Postbiotics从2019-2020开始出现了爆发式增长,也算是一个非常新的概念。(图片引自 Salminen et al., 2021)



    为了明确「后生元」的概念,在2019年,国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP, International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics)专门成立的一个专家小组,来讨论这件事。要让一群科学家达成一个共识可不容易哇!Dr. Swanson说,虽然自己没在Postbiotics的专家小组里,但曾经在益生元和益生菌的专家小组里,非常清楚这个过程之纠结。讨论了两年后,在2021年5月,ISAAP在《Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology》 上终于发表了共识声明,首次明确了「后生元」的定义和范围。



后生元

文章链接:🔗 https://doi.org/10.1038/s41575-021-00440-6



这个定义是这样说的 —— Postbiotics: preparation of inanimate microorganisms and/or their components that confers a health benefit on the host. 


也就是:对宿主健康有益的无生命的微生物和/或其成分的制剂

 

这篇文章很有意思,信息量巨大,非常建议有兴趣的同学读读原文。在里面作者们还详细讲了定义中特定词语的选择,比如,选用了 "inanimated" (无生命的)而非 "Inactive"(无活性的),是出于 "inactive"可能会表示惰性物质的考虑,而"inanimated"只描述了不处于生命的状态下, 但并不代表失去了功能;而选择 "Preparation" (制剂)这个词,是说明微生物的特定配方、灭活方法等都会对其最后的功效有所影响。如果回去看这句定义,postbiotics is a specific preparation,后生元就是一种特定的制剂

postbiotics、后生元

后生元的定义与组成成分(图片引自ISAPP)


这样的定义和文中解释中,有这么几个关键点:


1)后生元必须是安全的、对宿主健康有益的,并且这个益处需要在目标宿主(人、宠物、畜禽动物等)中得到验证;


2)后生元是“人为主动”灭活的微生物,但不一定是从益生菌灭活的(也就是说,用来灭活的微生物不一定要满足益生菌的定义)


3)除了灭活微生物之外,后生元可以包括也可以不包括微生物的代谢产物(如短链脂肪酸、有机酸等)或菌体裂解成分(如细胞壁、细胞表面蛋白等)


4)纯化的微生物代谢物(比如小肽、短链脂肪酸)疫苗不属于后生元;


5)后生元的作用靶点不限于肠道,但必须要接触宿主表皮(比如口腔、肠道、皮肤、生殖道、鼻咽的),注射的不算哦!


后生元

ISAPP专家小组对「后生元」的共识 (图片引自 Salminen et al., 2021)


与此同时,一个制剂要被称之为后生元,还需要满足以下条件:


  • 用来灭活的微生物的“身份”必须是明确的,不能用无名无姓的微生物来制备,这是为了保证没有安全隐患(因此,一些传统的说不清楚成分的发酵产品不能称之为后生元,但可以是从身份明确的微生物发酵而来的);


  • 必须要详细说明灭活程序和制剂组成,确保灭活真的有成功完成;


  • 高质量的对照实验来验证它对目标宿主的健康益处和安全性;


后生元


一个制剂要被称之为后生元,需要满足的条件(图片引自 Salminen et al., 2021)




后生元

再来一张图:哪些属于后生元,哪些不是(图片引自ISAPP)



为什么后生元会引起大家如此的关注?


稳定性是一大原因 --- 益生菌的确好,不过在生产和储存过程中要保持其活性总归还是一个挑战,而后生元不存在这个问题,可以有更长的保质期,尤其是在冷链或其它环境条件不允许的情况下。


另外,从产品注册的角度,虽然目前各大监管机构还没有明确的对后生元的注册要求(目前很多是以“免疫促进剂”的名义注册的),但毕竟它是“无生命的”,怎么都要比注册一个“活的”产品简单一些哇。从知识产权的角度,后生元产品中的微生物组成一般不易被分析出来,会比较好地保护企业的商业成果。



益生菌、后生元
电镜下,活的益生菌形态(干酪乳杆菌;上) vs. 灭活之后的后生元形态(下)(图片引自 Salminen et al., 2021)



而后生元必须要对宿主健康有益,其机理有哪些呢?


应该说目前科学界还处于探索的阶段,还未有非常清晰的认识。但根据已有的研究,这5个方面是可能的作用机理 ——


1)调节肠道菌群。这可能是直接的(比如通过代谢产物细菌素)、也可能是间接的作用(比如通过群体感应效应)

2)促进肠道上皮细胞功能;

3)调节免疫反应;

4)调节机体代谢;

5)神经传导作用。


在文章里作者对这5个方面都有详细列举已有的一些研究,这里就不展开说了。


目前在人的健康中,后生元的研究尤其火热,甚至在婴儿奶粉中,有一些临床实验发现,用发酵后的奶粉(含有后生元)对早产婴儿、有胃肠炎的小朋友都有好处。


而后生元的概念与研究已逐渐从人类健康领域扩展到了动物营养和健康领域,未来几年,相信我们对它的理解和如何应用会有所突破。一些现在我们说不清为啥对生产性能好、对动物健康好的东西,说不定就属于后生元范畴呢,哈哈。它,应该也会是替抗大军中的重要一员。


一起慢慢拨开后生元的迷雾吧!

后生元
后生元的可能作用机制(图片引自 Salminen et al., 2021)








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