重新思考「益生元」的定義

近年來的研究發現人體微生物組與人體健康息息相關，尤其是腸道菌群。因此，腸道菌群也被作為是治療和調理的作用靶點，手段包括益生菌、益生元，甚至是糞菌移植。最近讀了一篇發表在《Nat Rev Gastroenterol Hepatol》的綜述性的文章，它對益生元做了定義，我想這對於有志於做人體微生物組研究的人來說，是必須有一定了解的，因此做了一些筆記，與大家交流討論。

1、什麼是益生元（Prebiotic）。能被宿主微生物選擇性利用並有利於宿主健康的底物。 該定義將益生元的作用底物擴展到包括非碳水化合物，作用靶點擴增到胃腸道及其以外的身體部位，以及除食物以外的多種類別。保留了選擇性微生物群介導機制的要求。對於被認為是益生元的物質，必須有益的健康影響。該定義也適用於動物使用的益生元。

2、定義益生元的國際組織為國際益生菌和益生元科學協會（International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics，ISAPP），它是科學家致力於促進益生菌和益生元科學發展的非營利性機構。

3、「益生元」的效應和選擇性。益生元不是唯一可以影響腸道的底物，選擇性利用是區分益生元和其他的底物的標準。在早先的文獻中，將益生元的「選擇性」需要解釋為能被乳酸桿菌和雙歧桿菌。而近年來的研究發現，除了乳酸桿菌和雙歧桿菌，Faecalibacterium prausnitzii等也可能成為益生菌的候選者（注1：相比原先由培養方法發現的微生物種類，高通量測序技術的應用使得更多的微生物被鑒定到，從而新的有益菌也不斷的被發現，如果有益菌的目錄大大增加，那麼益生元的定義也必然要隨之改變。測序這個技術，的的確確在改變很多行業的傳統認識）。為了驗證產品本身是否為益生元，必須證明產品是有選擇地利用的。例如攝入某種元素可以增加微生物對短鏈脂肪酸的含量，那麼這產品是益生元嗎（注2：短鏈脂肪酸，如乙酸鹽，丙酸鹽和丁酸鹽等一些其他化合物被認為有利於健康）？在這種情況下，通過顯示由該產品導致的特定範圍內能產丁酸鹽的微生物生長。或者，產品可能刺激微生物群的其他成員的生長，釋放代謝物，其又刺激產丁酸鹽的微生物的生長。這種現象可能構成「交叉餵養效應」。最終結果仍然是選擇性的，必須是有利於整體健康。如果病原微生物參與丁酸鹽的產生，並且宿主發生負面後果，則不能將其稱為益生元。

4、什麼樣的底物是益生元。微生物群落結構改不是通過底物被宿主微生物選擇性利用的，此底物不是益生元（注3：這句話，我翻譯的很繞口，大家意會一下，謝了。這類底物包括抗生素、礦物質、維生素和噬菌體等）。目前，最最廣泛記載在人體內具有健康益處的膳食益生元是不可消化的寡糖果聚糖（FOS）和低聚半乳糖（GOS）（注4：這些寡糖優先被雙歧桿菌代謝，雙歧桿菌中普遍存在的β-果糖苷酶、β-半乳糖苷酶，可降解FOS和GOS中的連接鍵）。此外，益生元還具有組織特異性性和時效性。如纖維素可以被認為是反芻動物中的益生元，但不能在人類中使用（注5：因為人類的腸道微生物群只能很差地利用β（1→4）連接的D-葡萄糖多糖）；木糖醇可以被認為是口腔中的益生元，但在其他地方未被證明是益生元；人乳寡糖（HMO）對於新生嬰兒的腸道微生物群以及代謝和免疫系統的發育特別重要，對生命後期的健康有著十分重要的作用（注5：Bifidobacterium longum subsp. infantis (B. infantis)屬於雙歧桿菌屬中唯一擁有降解全部HMOs能力的種，雙歧桿菌屬中其它在成人腸道里佔優勢的種如B. longum subsp. longum, B. adolescentis和B. lactis缺乏可以代謝HMOs的酶系統，也就是說成年人喝母乳基本無保健作用。突然，我想起了劉曉慶演的西太后喝母乳的鏡頭）。

5、益生元的利用和宿主健康。下表綜述了益生元和人體健康的關係。

6、其他。本文還簡要概述了各類動物的腸道情況，其中提到狗和貓是食肉動物，食物以高脂肪、蛋白和低纖維為主，它們非反芻動物，消化道既簡單又短，沒有能力去發酵不易消化的底物。這個描述讓我想通了我們最近在做的一個以狗為實驗動物，做的一個實驗，有意思。

7、其他的其他。今天是韓春雨撤稿的日子，大家都在評論。一位我尊敬的老師說的好：「高層次科學研究充滿各種不確實因素，客觀對待，此類撤稿只因結果不成熟，老外也常有，正是一種科學嚴謹的表現，這與104篇論文撤稿有本質區別」。很多時候，科研工作是孤獨、寂寞、冷，然而現在的媒體在本已浮躁的社會風氣上又添油加醋，媒體，你們需要反省。