研究揭示，宿主-腸道菌群相互作用的原理是通過腸道菌群分泌、降解的各種代謝物的介導，驅使生態(tài)系統(tǒng)在不同的生理環(huán)境中的穩(wěn)定或恢復。這些代謝產(chǎn)物被稱為后生素（postbiotic），應用后生素糾正腸道菌群紊亂，是微生態(tài)療法的重大進展。

益生元

（prebiotics）

益生元是指一組選擇發(fā)酵食物的成分，能特異性改變腸道菌群的組成和/或活性，對宿主的舒適和健康有益。2007年聯(lián)合國糧農組織（FAO）將益生元定義為一組可以通過調節(jié)微生物菌群而有益于宿主健康的無生命的食品成分。益生元的主要成分有寡聚糖、 膳食纖維、抗性淀粉以及其他不被消化的低聚糖。母乳中含有較多不能被腸道分解的母乳低聚糖（HMOs）能促進腸道有益菌增殖，具有益生元效應。

益生菌

（probiotics）

2001年FAO/WHO把益生菌定義為：給予足夠數(shù)量、能夠對宿主健康產(chǎn)生有益作用的活的微生物。2012年FAO/WHO把益生菌的定義修改為：當給予足夠數(shù)量、活的微生物時，對宿主健康產(chǎn)生有益作用。特別強調：①每一種益生菌具有菌株特異性，不能由此推測其他益生菌具有相同作用，須證明該菌株對宿主健康的有效性。②證明某一菌株對宿主健康的有益作用，不能等同于所有益生菌的特殊作用機制有關聯(lián)。常用的益生菌種類，如雙歧桿菌、乳桿菌、酪酸梭菌以及布拉格酵母菌等。益生菌是經(jīng)過馴化，可以通過發(fā)酵大量生產(chǎn)的細菌，不同于乳汁、口腔和腸道等體內自有的有益菌——這些細菌僅存在個體中，可以通過現(xiàn)代生物技術檢測到，與益生菌存在差異。

合生元

（synbiotics）

以往認為益生元與益生菌相加的復合制劑即為共生元，但研究證實，隨意將二者相加的效果并不理想。當前的觀點是某種益生菌在腸道定植，能夠特異性地利用益生元，在腸道增殖發(fā)酵，產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFA）而放大作用，能夠改善腸道微生態(tài)環(huán)境，激活宿主免疫功能，預防和阻止致病菌易位。

后生素

（postbiotics）

后生素也有稱為“ 益生素”，或代謝產(chǎn)物、生物源素（biogenics），或去細胞上清液，是指由活菌代謝活動分泌（代謝產(chǎn)物）或細菌死亡溶解后釋放的可溶性因子，能夠對宿主產(chǎn)生有益影響?？扇苄砸蜃影ǎ篠CFA、酶類、多肽類、磷壁酸、肽聚糖衍生物-胞壁肽、內源性和外源性多糖、細菌外膜蛋白、維生素、膽汁酸、縮醛磷脂以及長鏈脂肪酸等。腸道菌群所形成的代謝產(chǎn)物可分為三大類：①由腸道菌群直接從飲食成分中產(chǎn)生的代謝物， 如SCFA（主要指乙酸、 丙酸和丁酸）、吲哚及其衍生物和多胺類；②由宿主產(chǎn)生并經(jīng)腸道菌群生物化學修飾的代謝物，如次級膽酸和?；撬幔虎塾赡c道菌群重新合成的代謝物，如三磷酸腺苷和多糖。

腸道菌群的生長和繁殖，完全依賴宿主腸道提供營養(yǎng)素。微生物組學研究表明， 數(shù)量龐大的腸道菌群與宿主腸道上皮細胞和腸黏膜免疫系統(tǒng)存在復雜的相互作用，他們之間相互協(xié)同、維護和促進胃腸道菌群平衡和內環(huán)境穩(wěn)態(tài)。在這個系統(tǒng)中，細菌以及細菌衍生的代謝物作為重要的信號，不斷地促進上皮屏障和免疫細胞的正常功能。但是，細菌-宿主相互作用的機制研究還處于初級階段，大多數(shù)的腸道細菌代謝物仍然是未知的，許多已知的代謝物還不具有功能特征。

細菌在繁殖生長過程中，產(chǎn)生分子量小的代謝產(chǎn)物。這些化合物在調節(jié)自我生長、繁殖、刺激其他有益菌生長、細胞間的交流和抗壓力等方面起著關鍵作用。腸道菌群在宿主腸道內可分泌，或死亡溶解后產(chǎn)生一些可溶性代謝物， 這些代謝物通過改變細胞過程和代謝途徑發(fā)揮生理效應。 這些具有生物活性的代謝產(chǎn)物，可直接作用于菌群紊亂后宿主受損途徑，或者選擇性改變病原菌群途徑，實現(xiàn)向非致病菌群轉換，或上述二個過程協(xié)同發(fā)揮作用，克服益生菌個體菌株之間的差異。例如，SCFA是益生元（包括纖維素）在結腸被細菌酵解產(chǎn)生最多、最常見的代謝物，為宿主提供部分能量并且在調節(jié)細胞代謝及細胞分裂和分化中發(fā)揮作用。SCFA還是腸道上皮的特殊營養(yǎng)因子，可維護腸道上皮細胞的完整性和杯狀細胞的分泌功能，發(fā)揮對胃腸道的調節(jié)作用，降低pH值和氧化還原電位等影響腸道菌群的構建和組成，阻止外源性病原菌的定植。最近研究發(fā)現(xiàn)，SCFA 作為信號分子參與宿主的生理和病理作用：①丁酸作為組蛋白去乙?；敢种苿?， 具有抗炎和免疫抑制功能，是腫瘤和免疫穩(wěn)態(tài)調節(jié)器， 維持免疫系統(tǒng)對腸道有益菌的低反應性；②作為G蛋白耦聯(lián)受體配體，包括GRP41、GRP43、GRP109A等，SCFA參與血糖、脂肪和膽固醇代謝，激活激素和神經(jīng)系統(tǒng)而影響外部臟器功能以及免疫細胞調節(jié)等。

由不同益生菌來源獲得的后生素，其生物活性/或對健康的作用也不同。研究表明，后生素主要的生物活性是免疫調節(jié)、拮抗病原體、抗炎、抗增殖、抗氧化、降膽固醇、抗高血壓和護肝等。例如，體外實驗表明，利用羅伊乳桿菌（L. reuteri）-17938 產(chǎn)生IL-10，使黏膜樹突狀細胞促進調節(jié)性T細胞的分化。通過對三硝基苯磺酸誘導結腸炎動物模型證實，普拉梭桿菌（F. prausnitzii） 細胞內提取物和上清液可通過增加IL-10和降低IL-12發(fā)揮抗炎癥作用，推測其抗炎癥作用是通過丁酸途徑實現(xiàn)的。由乳桿菌菌株和雙歧桿菌菌株所獲得的后生素，可改變腸道菌群結構以及相應的代謝產(chǎn)物，恢復腸屏障功能，抑制內毒素血癥和降低腎臟交感神經(jīng)活性。后生素的抗菌活性成分包括細菌素、酶類、小分子物質和有機酸等，對革蘭陽性和革蘭陰性微生物具有抑菌或殺菌特性。鑒于益生菌菌株特異性，理論上存在利用先進的生物工程技術，設計重組益生菌在腸道表達的具有生物活性的代謝物，從而對機體產(chǎn)生多種有益作用的可行性。

益生菌作為功能性食品或藥品，已經(jīng)得到廣泛應用， 主要用于菌群紊亂所導致的疾病和維護菌群穩(wěn)態(tài)而起到預防保健作用。但是，宿主腸道菌群定植抗力因素影響益生菌療效。已經(jīng)有不少益生菌應用有不良反應的病例報告，如腹脹和腸脹氣、益生菌相關易位、菌血癥、真菌血癥和抗生素耐藥基因的傳遞等，不過這些病例均存在著基礎疾病，如免疫抑制、早產(chǎn)以及器官移植等。后生素具有類似于益生菌樣的作用，同時又可避免攝入活的微生物。因此，后生素可能是一種有效、安全的選擇，可以避免益生菌相關的風險，成為治療許多疾病重要策略。

后生素治療菌群失調是通過抑制內源性病原微生物群，增強外源性微生物在腸道的定植能力，進而改變腸道的定植抗力，有助于治療菌群失調或由病原生物或病原體介導的疾病。后生素的優(yōu)勢在于克服了益生菌、糞菌移植和益生元在腸道定植抗力的阻力。炎癥性腸病和結腸炎是微生物組相關失調性疾病，其病理生理機制可能是SCFA-腸上皮細胞相互作用受損。一系列開放式和隨機臨床對照研究驗證后生素，如丁酸和SCFA，對炎癥性腸病和結腸炎患者的療效。開放式研究結果表明，SCFA灌腸治療可改善結腸炎患者組織學和內鏡疾病評分。然而，雖然動物實驗證實，SCFA可通過誘導黏膜細胞因子表達和反應性氧化物代謝減輕炎癥性腸病的炎癥。但是，針對活動性遠端潰瘍性結腸炎患者的隨機臨床對照研究結果顯示，與安慰劑相比，SCFA灌腸改善臨床疾病指數(shù)的效果并無顯著差異。此外，使用梭菌scindens菌株，可使腸道合成次級膽酸合成的途徑恢復，從而抑制艱難梭菌生長繁殖。由此推測，次級膽酸可作為代謝產(chǎn)物治療艱難梭菌感染，或可增強糞菌移植的效果。