微生物组基础知识

含细菌的肠绒毛

描述微生物组的术语根据研究进展而演变。以下定义代表当前科学文献和专家共识声明中反映的最新术语。

微生物组是指特定区域内微生物（微生物群）、其基因及其微环境（生活环境）的完整集合。遗传物质分析就是最近的研究如何鉴别微生物群的方法，但除科学研究外，微生物组和微生物群这两个术语通常可互换使用。1 微生物组的子集包括病毒组（病毒）、真菌组（真菌）和古生菌组（古生菌；这些微生物类似于细菌，但属于完全不同的域）。2 微生物组是一个存在复杂相互作用和相互关联代谢作用的动态环境。3

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维持肠道细菌种群的多样性和平衡对健康至关重要。 

菌群失调是微生物组失衡，可能对宿主健康产生不良影响。4肠道微生物组的菌群失调与胃肠道感染、肥胖、过敏、自身免疫疾病、认知障碍、慢性肠病等相关。4、5然而，这种相关性代表因果关系还是仅仅具有相关性（菌群失调是症状还是病因）仍有待观察。5   

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益生元是由宿主微生物选择性利用的底物，如纤维和抗性淀粉，可带来健康益处。6-8

补充益生元的最终目的是增强肠道微生物群：然而，益生元本身也具有有益作用，包括改善肠道本身的健康。细菌益生元代谢的主要产物包括短链脂肪酸（如丁酸盐和丙酸盐），它们具有有益作用。9益生元还直接与宿主细胞相互作用，调节免疫和肠上皮细胞信号传导，调节炎症和屏障功能。9   

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益生元有助于肠道微生物群的组成和/或活性发生特定变化，从而有益于宿主的健康。8 

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Purina 的益生元

最常用的益生元是可发酵、不可消化的碳水化合物。

Purina 使用纯化的菊粉、小麦糊粉、菊苣根和洋车前草作为益生元。菊粉是用热水从菊苣根中提取的，通过进一步加工提取出低聚果糖。大蒜、洋葱、朝鲜蓟和韭菜中也含有天然高浓度的菊粉。小麦糊粉是小麦籽粒的麸皮和胚乳之间的单层细胞。

益生菌就是营养干预的一个例子，它可以通过各种机制帮助减少病原体过度生长并将微生物群向更有益的菌种转变。8、9、13

近年来，益生菌已成为一种安全、新颖的维持健康肠道微生物群、从而促进宠物健康的方式。益生菌的技术性定义为：“当足量给予时，可为宿主带来健康益处的活性微生物。”12益生菌可通过定植对微生物组产生有益作用。9

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迄今为止，大多数可用益生菌为乳酸菌属、双歧杆菌属和链球菌属。8 不同的益生菌具有不同的益处，应根据所需的最终益处选择益生菌。即使在相同菌种中，某也可能些细菌具有益生性，而其他细菌不具有益生性；因此，测试菌株的疗效以确定潜在益处非常重要。

合生元将益生菌和益生元结合起来。

联合用药可能有互补作用（益生元和益生菌具有独立的机制和益处）或协作作用（包含作为伴生益生菌首选底物的益生元）。9

后生元是指为宿主带来健康益处的无生命微生物和/或其成分的制剂。14

根据国际益生菌和益生元科学协会 (ISAPP) 的数据，后生元是故意灭活的微生物细胞，含有或不含具有经证明健康益处的代谢物或细胞成分。14它们不需要从益生菌中获得，纯化的微生物代谢物不适合作为后生元。14尽管无法复制，但后生元可诱导微生物组的有益调节。14后生元可增强上皮屏障功能，调节全身代谢反应并调节局部和全身免疫反应。14此外，有证据表明后生元会影响肠脑轴。14在不需要使用活性益生菌时，后生元可作为替代无物。8、14后生元比较稳定，具有较长的保质期，与抗生素或抗真菌药物合用时，一些后生元不会丧失生物活性。8、14与益生菌一样，后生元的作用具有菌株特异性。活性益生菌及其后生元等效物不一定具有相似的特性，不需要从已知具有益生菌效果的菌株中获得有效的后生元。

非复制型微生物 (NRM) 是经过热处理的微生物及其培养基，已知即使在灭活（无法复制）后也会对健康产生积极影响，因此，认为它们属于后生元。14

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Nestlé 和 Purina 在微生物组领域的领先地位

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  1. Marchesi, J. R. & Ravel, J. (2015).The vocabulary of microbiome research: a proposal.Microbiome, 3, 31. doi:10.1186/s40168-015-0095-5
  2. Kim, J. Y., Whon, T. W., Lim, M. Y., Kim, Y. B., Kim, N., Kwo, M.-S.,…Na, Y.-D. (2020). The human gut archaeome: identification of diverse haloarchaea in Korean subjects. Microbiome, 8, 114. doi:10.1186/s40168-020-00894-x
  3. Seth, E. C., & Taga, M. E. (2014).Nutrient cross-feeding in the microbial world. Frontiers in Microbiology, 5, 350. doi:10.3389/fmicb.2014.00350
  4. Belas, A., Marques, C., & Pomba, C. (2020).The gut microbiome and antimicrobial resistance in companion animals.In Duarte, A. & Lopes da Costa, L. (Eds.), Advances in Animal Health, Medicine and Production (1st ed.), pp. 233—245.Springer International Publishing
  5. Pilla, R., & Suchodolski, J. S. (2021).The gut microbiome of dogs and cats, and the influence of diet. Veterinary Clinics of North America Small Animal Practice, 51(3), 605621. doi:10.1016/j.cvsm.2021.01.002
  6. Valcheva, R., & Dieleman, L. A. (2016). Prebiotics: Definition and protective mechanisms. Best Practice & Research Clinical Gastroenterology, 30, 2737. doi:10.1016/j.bpg.2016.02.2008
  7. Barros, C. P., Guimarães, J. T., Esmerino, E. A., Duarte, M. C. K. H., Silva, M. C., Silva, R.,…Cruz, A. G. (2020). Paraprobiotics and postbiotics: concepts and potential applications in dairy products. Current Opinion in Food Science, 32, 18. doi:10.1016/j.cofs.2019.12.003
  8. Wegh, C. A. M., Geerlings, S. Y., Knol, J., Roeselers, G., & Belzer, C. (2019). Postbiotics and their potential applications in early life nutrition and beyond. International Journal of Molecular Sciences, 20, 4673. doi:10.3390/ijms20194673
  9. Cunningham, M., Azcarate-Peril, M. A., Barnard, A., Benoit, V., Grimaldi, R., Guyonnet, D.,…Gibson, G. R. (2021).Shaping the future of probiotics and prebiotics. Trends in Microbiology, Epub ahead of print. doi:10.1016/j.tim.2021.01.003
  10. Santana Vaz Rezende, E., Carielo Lima, G., & Veloso Naves, M. M. (2021). Dietary fibers as beneficial microbiota modulators: a proposal classification by prebiotic categories. Nutrition, 89, 111217. doi:10.1016/j.nut.2021.111217
  11. Jalanka, J., Major, G., Murray, K., Singh, G., Nowak, A., Kurtz, C.,…Spiller, R. (2019). The effect of psyllium husk on intestinal microbiota in constipated patients and healthy controls. International Journal of Molecular Science, 20(2), 433. doi:10.3390.ijms20020433
  12. World Health Organization (WHO) & Food and Agriculture Organization of the United States (FAO).(2006).Probiotics in food: Health and nutritional properties and guidelines for evaluation.(ISSN 0254-4725)
  13. Sanders, M. E. (2008).Probiotics: Definition, sources, selection, and uses. Clinical Infectious Diseases, 46 (Suppl 2), S58–61. doi:10.1086/52334.
  14. Salminen, S., Collado, M. C., Endo, A., Hill, C., Lebeer, S., Quigley, E. M. M.,…Vinderola, G. (2021). The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 18, 649-667. doi: 10.1038/s41575-021-00440-6