《Foods》：The Emerging Role of Postbiotics Against Microplastics-Induced Inflammatory Bowel Disease
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微塑料（Microplastics, MPs），尤其是由聚苯乙烯（Polystyrene, PS）构成的微塑料，对人类构成显著的毒理学风险，特别是通过口服暴露途径。越来越多的证据表明，MPs参与炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease,
微塑料（Microplastics, MPs），尤其是由聚苯乙烯（Polystyrene, PS）构成的微塑料，对人类构成显著的毒理学风险，特别是通过口服暴露途径。越来越多的证据表明，MPs参与炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）的发生与发展。后生元（Postbiotics）近年来因其对包括MPs在内的多种化学污染物的保护作用而受到关注。它们可通过多种机制缓解MP诱导的IBD，例如抗炎活性、免疫调节作用、抑制病原菌生长以及维持肠道屏障完整性。本综述重点介绍了后生元的定义及其在预防和治疗微塑料诱导的炎症性肠病中的生物学作用。
1. 引言（Introduction）
微塑料（Microplastics, MPs）是直径小于5毫米的塑料颗粒，广泛分布于陆地和水生生态系统，并通过食品包装和加工等途径进入食物链。经口摄入后，胃肠道成为其毒性作用的首要部位。证据表明，MPs暴露与炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）密切相关，其机制包括破坏肠道菌群平衡、增加肠道通透性、激活肠相关淋巴组织中的免疫细胞，导致持续性炎症。后生元（Postbiotics）作为一类非活性微生物或其代谢产物，可通过抗炎、免疫调节、抑制病原菌增殖及维持肠道屏障完整性等机制，减轻MPs诱导的肠道损伤。本综述旨在总结后生元的定义及其在预防和治疗MPs诱导IBD中的生物学作用。
2. 微塑料进入人体的健康影响与途径（Health Implications and Pathways of Microplastics Entering the Human Body）
微塑料进入人体的主要途径包括经口摄入、吸入和皮肤接触，其中经口摄入是主要方式。食物和水中的微塑料（如海鲜、瓶装水、食盐等）被摄入后可在胃肠道蓄积，干扰菌群并损害屏障功能。实验研究中常采用口服灌胃、饮水添加或饲料掺入等方式模拟人体暴露，并对肠道细胞系进行体外染毒。除胃肠道外，微塑料还可通过血液循环影响肝脏、肾脏、神经系统和肺等器官，诱发氧化应激、线粒体功能障碍和炎症反应，导致全身毒性。
3. 微塑料诱导的炎症性肠病（MPs-Induced IBD）
微塑料可影响肠道干细胞的增殖与分化平衡，减少杯状细胞数量，增加隐窝深度和增殖标记物表达，并通过激活Notch信号通路造成上皮内稳态紊乱。微塑料暴露还可减少有益菌（如乳杆菌属和双歧杆菌属）的丰度，促进致病菌过度生长，调整Th1/Th17与Treg比例，激活Toll样受体4（Toll-like Receptor 4, TLR4）及其下游转录因子AP-1和IRF5，进而诱导炎症。此外，微塑料抑制芳香烃受体（Aryl Hydrocarbon Receptor, AhR）信号通路，降低色氨酸代谢物（如吲哚衍生物）的产生，削弱肠道屏障保护功能。研究发现，聚乙烯微塑料暴露后，肠道内3-甲基吲哚等有害代谢物升高，提示微生态失调与IBD发生相关。
4. 后生元的概念（Concept of Postbiotics）
根据国际益生菌和益生元科学协会（International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics, ISAPP）的定义，后生元是指对宿主有益的非活性微生物及/或其组分的制剂。常见类型包括有机酸、短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）、色氨酸（Tryptophan, Trp）代谢物、胞外多糖（Exopolysaccharides, EPS）和细菌素等。其功能具有菌株特异性，取决于产生菌株、代谢环境及宿主状态。不同灭活方法（如加热、高压、紫外线等）也会影响后生元的生物活性。与活菌益生菌相比，后生元不具备增殖和转移抗生素抗性基因的能力，安全性更高。
5. 后生元对微塑料诱导IBD的保护作用（Postbiotics and Their Protective Effects Against MPs-Induced IBD）
微塑料通过破坏肠上皮紧密连接，使脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）等细菌产物易位，激活TLR4/MyD88/NF-κB和MAPK通路，促进TNF-α、IL-6和IL-1β等促炎细胞因子释放，并产生活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）导致氧化损伤。后生元可通过以下机制发挥保护作用：（1）增强肠道屏障，如SCFAs上调occludin、claudin和ZO-1等紧密连接蛋白；（2）调节菌群，促进有益菌生长，抑制病原菌；（3）抑制NF-κB和MAPK信号，降低促炎细胞因子表达，同时增强IL-10和PPAR-γ活性；（4）发挥抗氧化作用，减少ROS产生并改善线粒体功能；（5）免疫调节，促进Treg分化，降低巨噬细胞和中性粒细胞活化，减轻黏膜炎症。
6. 单个后生元改善IBD的潜力（The Potential of Individual Postbiotics in Improving IBD）
6.1 短链脂肪酸（SCFAs）
SCFAs是研究最深入的类别，由肠道菌群发酵膳食纤维产生乙酸、丙酸和丁酸。丁酸是肠上皮细胞的主要能量来源，能促进上皮再生，并具有通过抑制组蛋白去乙酰化酶下调Wnt信号通路抗肿瘤作用。丙酸参与糖脂代谢调节，可改善胰岛素敏感性。SCFAs通过降低肠道pH抑制致病菌，增强免疫调节功能。
6.2 细菌素（Bacteriocins）
细菌素是由肠道共生菌（尤其是乳酸菌）核糖体合成的抗菌肽，可选择性抑制病原菌，重塑菌群结构。其可能通过直接抑制病原菌、促进有益菌、调节宿主免疫及增强屏障完整性等途径，减轻微塑料诱导的肠道炎症。目前针对纯化细菌素在微塑料暴露模型中的研究仍较少。
6.3 色氨酸（Trp）代谢物
微生物来源的色氨酸代谢物是AhR的配体，可维持肠道黏膜完整性并调节免疫细胞。IBD患者肠道中色氨酸代谢物水平降低，且吲哚胺2,3-双加氧酶1（Indoleamine 2,3-dioxygenase 1, IDO1）表达升高，促进色氨酸向犬尿氨酸方向代谢。补充分泌色氨酸代谢物的益生菌或膳食色氨酸可缓解结肠炎。
6.4 无细胞上清液（Cell-Free Supernatant, CFS）
CFS是去除细菌细胞后的培养液上清，含有多种代谢产物。CFS可增强肠道屏障、抑制NF-κB、抗氧化并抑制病原菌，还能调节Treg/Th17平衡，从而减轻微塑料引起的肠道炎症。
6.5 细胞壁组成（Cell Wall Composition）
细菌细胞壁成分如肽聚糖和脂磷壁酸（Lipoteichoic Acid, LTA）具有免疫刺激作用。LTA可促进抗菌肽分泌，在结肠炎模型中改善症状；肽聚糖可激活NOD1信号，调节吞噬细胞功能，并抑制脂多糖诱导的促炎因子释放。
6.6 细菌裂解物（Bacterial Lysates）
细菌裂解物是机械或化学裂解细菌获得的非活性混合物，包含细胞壁片段、核酸和代谢物等。它们通过结合模式识别受体（Pattern Recognition Receptors, PRRs）训练免疫系统，诱导抗炎细胞因子，增强屏障蛋白表达，部分恢复菌群平衡，减轻氧化应激。
6.7 胞外多糖（EPS）
EPS是细菌分泌的碳水化合物聚合物，具有增稠和乳化特性。研究表明，来自植物乳杆菌的EPS可通过激活c-Jun/Muc2信号增强肠道屏障，促进上皮分化，并具有免疫调节活性。细菌胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）也属于该类成分，可调节宿主细胞信号和菌群组成。
7. 局限性与未来展望（Limitations and Future Perspectives）
目前后生元研究面临的主要挑战包括缺乏标准化的定义、配方和剂量，研究结果难以直接比较；大多数证据来自体外或动物模型，人体临床试验有限；肠道菌群个体差异可能影响疗效。未来需结合微生物组学、代谢组学和纳米技术，开发靶向递送系统（如包封SCFAs），并探索与益生菌/益生元组合的合生元策略，以提高稳定性和临床疗效。
8. 结论（Conclusions）
微塑料通过破坏肠道稳态、诱导氧化应激和免疫失调而促进IBD的发生。后生元通过增强屏障、调节菌群、抑制促炎通路、抗氧化和免疫调节等多重机制，显示出防治微塑料相关肠道疾病的潜力。其稳定性和安全性使其成为益生菌的有效替代或补充。未来应进一步阐明具体分子机制，优化制剂并验证人类疗效。
