普遍公认的益生菌的作用机制是益生菌附着在肠黏膜表面，阻断病原体的结合位点和上调肠道内的抗菌物质来减少病原体附着和入侵肠黏膜。益生菌主要通过产酸、产酶、产抑菌物质、产多种免疫促进因子等促进消化吸收，抑制有害菌生长，提高免疫功能从而促进动物健康。
益生菌及其制品因其医疗效果、保健效果、经济效果、社会效益和生态效益已被越来越多的消费者所接受，然而益生菌对机体免疫功能及相关疾病的作用机制仍需进一步探究。经过多年科学研究和临床证实其中某些菌株的特定配合可以缓解一些健康问题，有许多令人惊奇的功效，如特定菌株对肠道综合征、过敏、呼吸道感染等有着特定的预防和缓解的功效。
益生菌的作用原理很复杂，目前尚未完全明了，普遍公认的机制是益生菌附着在肠黏膜表面，阻断病原体的结合位点和上调肠道内的抗菌物质来减少病原体附着和入侵肠黏膜。益生菌主要通过产酸、产酶、产抑菌物质、产多种免疫促进因子等促进消化吸收，抑制有害菌生长，提高免疫功能从而促进动物健康。
该研究发现的肠道菌群的两个核心功能群，相互依存且相互竞争，这种“此消彼长”的关系并非简单的数量变化，而是更为复杂的非线性关系。有点像阴阳鱼太极图，不是一个把另一个消灭，而是你升我降的动态变化（图2）。
一、竞争营养物质，抑制有害菌生长
益生菌会与寄生在人体内的病原菌竞争吸收营养物质，从而限制和抑制有害菌的生长和繁殖，益生菌在营养物质有限的情况下，通过其优势生长竞争性地消耗致病菌的营养素，抑制有害菌进入血液循环系统危害人体的健康。如在海洋生物中益生菌和其他细菌竞争铁等营养物质使病原菌得不到足够的营养物质而被抑制生长。
二、竞争黏附位置，抑制病原菌生长
益生菌可占据宿主消化道的定植位点，从而降低其他微生物(病原)的侵染机会。益生菌的主要黏附位置是人体肠道或阴道的上皮细胞，而这些上皮细胞也是大多数病原微生物的黏附位置，如嗜热链球菌J34能够与病原体相互竞争肠道上皮细胞。益生菌与病原菌相互竞争黏附位置，抑制病原菌的生长，这种作用机制通常被称为殖民抵抗。益生菌可以通过表面一些特异性的成分与消化道黏膜黏附在一起，排斥致病菌对正常细胞的黏附与侵袭。益生菌通过对病原菌“占位”的竞争性抑制作用能有效地抵抗病原菌的侵袭，抑制病原菌的生长，保护人体免疫系统提高人体免疫力，这使得一些益生菌发酵产物的抗菌能力有时要优干抗生素。
三、直接分泌抗菌物质，改善微环境
益生菌可以产生具有抗菌能力的物质，这些物质直接抑制病原菌的生长，抑制有害菌的生长，抑制有害菌产生毒素，并清除有害菌产生的毒素，可用于预防和治疗某些疾病、抵抗细菌病毒感染、提升免疫功能等方面。益生菌产生的抗菌物质包括:短链脂肪酸，氧分解代谢物过氧化氢，有抗菌能力的蛋白质、多肽(细菌素)，抗菌素，脂肪和氨基酸的代谢产物等。如益生菌植物乳杆菌P-8可增加肠道内的有益菌数量同时还提高了短链脂肪酸、分泌型免疫球蛋白A(SIgA，机体重要的免疫物质之一)的分泌量，刺激宿主免疫系统，增强宿主肠道内的免疫屏障作用，保护机体免受致病菌的侵袭。
四、改变菌群的结构，影响肠道菌群代谢
益生菌可以调节人体肠道或阴道菌群的结构，改变人体特定部位的微环境，使致病菌难以生存。益生菌对肠道菌群的影响可以分为直接影响和间接影响。直接影响是指某些益生菌的摄入可以直接改变肠道内固有菌群的结构;间接影响是指益生菌的摄入可能影响某些肠道菌群的代谢，进而改变肠道中短链脂肪酸和总胆汁酸的含量、细菌酶活性以及矿物质离子的吸收。益生菌对肠道的影响能有效地抵抗病原菌的侵袭，保护人体免疫系统。
五、调节免疫、提升免疫功能
益生菌可以通过提高免疫力来抑制病原菌的增殖。益生菌具有治疗与免疫应答相关疾病的潜力，如过敏、湿疹、病毒感染等。根据益生菌的基因组和蛋白质组研究发现，从益生菌中提取的几种特定基因化合物介导了免疫调节作用，对益生菌调节宿主的免疫反应机制有了更深入的了解。
六、直接吸收、共同沉淀
益生菌降低胆固醇、改善血脂可通过直接吸收和共同沉淀实现。益生菌细胞可以直接吸收胆固醇;益生菌的胆盐水解酶能使胆盐结合态转变为游离态，与胆固醇发生共同沉淀。菌体吸收和共同沉淀联合作用会使胆固醇水平下降。
七、调控肠道自由基的水平
益生菌通过调控肠道自由基水平，既可发挥免疫调节作用，又可防止自由基对肠道产生氧化损伤。益生菌能够刺激肠道细胞产生活性氧自由基，参与调控肠道细胞内的氧化还原反应过程。同时，益生菌也能够利用其体内相关的酶系，清除肠道细胞产生的过量活性氧自由基，从而防止其对肠道的损伤。
2013年，“后生元”这一概念首次由西班牙人提出，自此，大量科研人员迈进后生元这个大门；2018年，国际食品期刊 “Trends in Food Science & Technology” 指出后生元的出现，将引领全球大健康产业进入下一阶段的产业革新；2020年，中国食品科学技术学会发布“益生菌科学研究十大热点”，“益生菌与后生元/类生元”位列第七，并表示后生元/类生元对胃肠道生理环境和生产加工条件具有更强的耐受力和稳定性，具有较好的应用前景。经过8年时间不断发酵成熟，终于在2021年由国际益生菌和益生元科学会（ISAPP）进行明确的定义：后生元是对宿主健康有益的无生命微生物和/或其成分的制剂，不是纯化的微生物代谢物和疫苗。
由于后生元“无生命”的特征，使其稳定性、灵活性优于益生菌，因此应用范围十分广泛。尽管与益生菌相比，无论是起步时间，还是研究数量，后生元都远远落后，但是学术界和产业界仍为之着迷，产业界更是将后生元视为继益生菌、益生元和合生制剂之后的第四代微生态产品。那么，后生元究竟是如何发挥作用的呢？
作用1 调节微生物组
后生元中的分子，如乳酸和细菌素，都具有抗菌活性。后生元也可以间接地调节微生物组，例如，后生元中可能存在群体感应和群体猝灭分子；肠道中的某些微生物可以利用后生元中携带的乳酸，产生有益的短链脂肪酸（SCFA）和丁酸盐。如果在处理后，后生元中仍含有保持原样的黏附素（如菌毛和凝集素），那么后生元也可以与常驻微生物竞争黏附位点。
作用2 增强上皮屏障功能
分泌蛋白可增强上皮屏障功能，如主要分泌蛋白 Msp1/p75 和 Msp1/p40，或来自益生菌鼠李糖乳杆菌 GG 的蛋白质 HM0539。此外，例如从双歧杆菌中提取的胞外多糖，可以通过尚不明确的信号机制减少炎症，以促进屏障功能。
作用3 免疫反应的调节
后生元参与免疫调节与辅助性T细胞（T helper cells，Th）1/Th2平衡、Th17和调节性T细胞（Regulatory cells，Tregs）平衡有关。后生元可通过促进Th1免疫反应或Th17分化对免疫系统进行正向调节。后生元也可作用于其他免疫细胞。热灭活副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）MCC1849可诱导体内滤泡辅助性T（Follicular helper T，Tfh）细胞分化，后者协助B细胞分化，增加肠道Ig A的产生并参与体液免疫。
作用4 调节全身代谢
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。一个例子是胆盐水解酶（BSH）。这种微生物酶负责胆汁酸的解离，从而使微生物进行进一步的生物转化，并使系统循环的胆汁酸池多样化。
BSH主要在微生物的细胞质中表达，但也观察到了胞外形式，并且其活性已在益生菌——约氏乳杆菌的过滤上清液中得到证实。而且研究表明，BSH的丧失，使人更容易复发艰难梭菌感染，而通过粪菌移植恢复这种酶的活性，被证明有助于治疗这种感染。
另一个例子是琥珀酸（一种细菌进行碳水化合物发酵的中间产物）。琥珀酸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，包括微生物源的维生素和 SCFA。丙酸能改善胰岛素敏感性、糖耐量以及脂质代谢；丁酸可以上调抗氧化剂谷胱甘肽，并能对健康人结肠的氧化应激产生有益的影响。
作用5 通过神经系统发出信号
后生元能改善神经/精神症状，可能与微生物-肠-脑轴（Microbiota Gut Brain Axis，MGBA）有关，机制主要涉及神经递质的产生和脑-肠肽等物质的代谢。后生元本身可作为神经递质，如GABA；也可作为神经递质的前体物，如色氨酸。色氨酸摄入后极少部分会被代谢为血清素（一种神经递质），影响中枢神经系统，参与情绪反应。
随着学术界和产业界对后生元关注度的日益增加，无疑，我们将会越来越了解后生元及其发挥的作用。而这些关于后生元的研究将会进一步推动后生元的应用，助力后生元成为更好用、更安全的益生功能解决方案。
益生菌的作用机制
后生元作用机制
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、支链脂肪酸和 SCFA（已被证明会影响许多免疫反应，包括抑制 NF-κB）。
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