综述：后生元组分的有益影响——肠道与器官间的双向互作

《Current Research in Food Science》：Beneficial impacts of postbiotic components –– Crosstalk between gut and organs

　　

随着高分辨率技术与多组学策略的发展，益生菌的健康效应研究已更为深入，研究焦点正从活菌功能转向其无活性的、具有健康益处的副产物，即后生元组分。新兴证据表明，这类化合物有望成为预防与治疗慢性疾病的非侵入性策略。然而，目前对其体内效应与作用机制的认知仍需更深入、更系统的探索。本综述全面梳理了后生元组分生物活性的最新研究进展，阐明其如何通过多向通讯调控肠道稳态与全身健康，并进一步强调典型生物活性分子通过促进肠道与肝脏、心血管及神经系统的双向互作所产生的下游代谢效应。最后，本文概述了该领域当前的挑战与未来研究方向。这些复杂的互作表明，肠道不仅是消化器官，更是通过全身网络影响生理与病理过程的枢纽。益生菌来源的化合物是肠道稳态的关键驱动者与远端器官生理功能的强力调节者。随着后续临床研究的推进，后生元有望为应对未来健康挑战提供新型靶向治疗策略。

1. 1.
   引言
   全球功能性食品市场持续增长，益生菌产业已成为发展最为活跃的领域之一。2023年全球益生菌产品市场规模已达877亿美元，预计2030年前年增长率为14%，亚太地区尤其是中国与日本是主要贡献者。益生菌发酵乳制品在中国益生菌市场占比超过70%。世界卫生组织与国际益生菌与益生元科学协会将益生菌定义为“摄入足够剂量时对宿主健康有益的活性微生物”。大量研究证实，益生菌可通过调节肠道菌群生态、增强营养吸收，进而通过影响肠黏膜屏障与全身免疫功能，参与预防与缓解代谢性及精神类疾病。乳杆菌属与双歧杆菌属的多个菌株因耐酸耐胆盐特性及良好的生长密度被广泛研究，其在乳制品基质中的生物活性已被多项体内外实验验证，涵盖结肠炎、结直肠癌、过敏、代谢相关脂肪性肝病(MASLD)、糖尿病、肥胖、心血管疾病、应激焦虑等多种疾病模型与健康干预场景。
   近年来研究重心已从表型效应转向机制解析，益生菌来源化合物被视为宿主-微生物在肠上皮屏障层面互作的核心介质，具有自由基清除、抗病原、抗炎、抗肿瘤等生物活性，最终影响宿主营养代谢与健康功能。肠道代谢组包含菌群直接/间接代谢产物及膳食代谢物，其中短链脂肪酸(SCFAs)、胆汁酸、支链氨基酸、胞外多糖(EPS)、色氨酸及吲哚衍生物等特定代谢物负责维持菌群与宿主的平衡。根据国际益生菌与益生元科学协会共识，这些生物活性物质被定义为后生元——源自益生菌的无活性或代谢产物，潜在地对宿主具有健康益处。与益生菌相比，此类益生菌来源化合物的体内效应与机制研究仍相对有限，系统性综述较为匮乏，亟需深入研究以验证益生菌的功能机制。本综述聚焦关键后生元组分，揭示其通过肠道-器官轴对肠道稳态与全身健康的核心贡献。文献检索覆盖PubMed、Scopus与Web of Science数据库，优先纳入2015–2025年的原创研究与荟萃分析，重点关注后生元组分的生物活性及其在肠道-器官互作中的作用。
2. 2.
   后生元组分
   益生菌细菌的生物活性产物包括蛋白质、肽、碳水化合物与维生素，其中胞外多糖(EPS)、细菌素、短链脂肪酸(SCFAs)、生物活性肽及其他免疫调节化合物是研究重点。它们通过免疫信号通路在维持能量稳态、抗炎、抗氧化及抵御病原菌方面发挥重要作用。早期受传统分离方法限制，研究多聚焦于复合发酵产物或高丰度代谢物（如EPS、细菌素）；高分辨率分析与多组学技术的发展推动了宿主-微生物互作的靶向整合研究。例如，计算生物学可通过菌群组成有效预测代谢组特征，深度学习模型可融合代谢谱、膳食与微生物组数据，解析食物-微生物组-代谢组的互作关系，算法工具可解析微生物基因组的主要代谢基因簇，阐明不同类群的特征代谢途径与能量捕获策略，助力揭示微生物代谢产物在健康促进中的生物活性、作用机制与构效关系。
   多种微生物衍生物已作为食品添加剂应用，乳酸杆菌来源的EPS因生理活性与膳食剂量下的安全性，被视为发酵食品的天然成分，可改善适口性与健康效益，其生物活性包括自由基清除、抗肿瘤、抗炎、抗病原与免疫调节，功能与应用潜力与其结构与组成密切相关。细菌素是由核糖体合成的抗菌肽与蛋白质，可提供邻近细菌的生长抗性，根据性质与功能可分为不同类别，如翻译后修饰与热稳定性差异。共生菌（如乳酸杆菌）编码的细菌素具有抗病原活性，同时促进产细菌素菌株在肠道定植，部分信号肽还可调节宿主免疫系统与抗肿瘤潜能，例如乳酸链球菌素可通过上调凋亡指数与Bax/Bcl-2比值诱导结肠癌细胞凋亡。有机酸除酸化肠道环境、促进营养吸收外，还具有抗病原与免疫调节特性，对维持能量稳态与肠黏膜完整性至关重要，在保健食品与畜牧养殖中应用潜力显著。现有体内外研究已系统验证了各类后生元组分的生物活性，涵盖结直肠癌、过敏、炎症痛、胰腺β细胞功能障碍、糖尿病、脂质代谢紊乱、肝损伤、心肌梗死、脑功能及阿尔茨海默病等多样疾病模型。
3. 3.
   对肠道的健康效应
   3.1 肠道屏障调控
   人体肠道定植着病毒、细菌、原生动物、真菌与古菌组成的微生物组，其丰度沿肠轴近端向远端递增，菌群与代谢组具有高度的个体间与个体内动态异质性。肠黏膜作为半透性屏障，可阻止腔内容物中的潜在病原进入内环境，同时完成营养吸收与免疫反应，由含抗菌与免疫因子的黏液层、由分化细胞与连接复合物构成的上皮物理化学免疫屏障，以及固有层与肠系膜淋巴结的先天与适应性免疫细胞共同组成。益生菌已通过多种分子机制被证实可改善肠道屏障功能。
   3.1.1 增强肠上皮完整性
   短链脂肪酸（如乙酸、丙酸、丁酸）是维持上皮完整性与减轻肠黏膜炎症的核心贡献者。副干酪乳杆菌BD5115的代谢产物2-羟基-3-甲基丁酸可通过上调MAFF/MBP1信号通路中的myc基因表达，促进肠上皮细胞增殖、减少凋亡，同时抑制结直肠癌进展。该物质是缬氨酸的内源性代谢物，其血清异常积累与枫糖尿症等遗传性疾病相关，其异构体与类似物可能具有构效关系，如β-羟基-β-甲基丁酸可促进蛋白合成、抑制降解，改善机体力量并延缓肌肉疲劳；γ-羟基丁酸则为具有精神活性的脑内神经递质。副干酪乳杆菌BD5115的另一产物吲哚-3-甲醛是非致癌性的紧密连接调节因子，可作为芳香烃受体(AhR)配体上调闭锁蛋白表达，增强细胞间紧密连接。其他色氨酸吲哚类衍生物（如吲哚-3-乳酸、吲哚-3-乙酸）也具有类似的肠道与全身免疫系统调节作用。
   3.1.2 增厚黏液层
   除增强上皮屏障外，后生元还可通过增厚黏液层强化肠道屏障。副干酪乳杆菌D3-5的脂磷壁酸是一种强效促黏液因子，可通过激活完整的Toll样受体2(TLR2)信号与p38-MAPK蛋白，上调黏蛋白(Muc2)分泌与肠杯状细胞增殖，减轻结肠炎小鼠的肠道异常渗漏与炎症。黏液分泌增加可减少病原体与毒素接触肠上皮的概率，降低循环入侵与免疫激活风险，同时促进嗜黏蛋白阿克曼氏菌富集，其上清液可通过激活α激酶1(ALPK1)-TIFA蛋白上调Muc2与抗凋亡因子基因表达，进一步改善肠道屏障功能。

3.2 免疫调节特性

益生菌的免疫调节作用体现在适应性与先天免疫应答中。益生菌分泌及表面结合的成分可在肠上皮与模式识别受体（如C型凝集素受体、TLR）结合，调节核因子-κB(NF-κB)与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等促炎信号级联，这些通路常与慢性炎症及结直肠癌发生相关。短链脂肪酸介导的组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制是典型免疫调节机制，丁酸可通过G蛋白偶联受体(GPR41/43)与HDAC抑制，收敛调控免疫细胞中的NF-κB与NOD样受体蛋白3(NLRP3)炎性小体活性，同时增强核因子E2相关因子2(Nrf2)通路活性。炎症刺激下，IκB激酶磷酸化IκBα亚基，促使NF-κB二聚体核聚集并启动促炎基因转录，过度激活会上调IL-6、TNF-α、IL-1β等促炎与促肿瘤因子，抑制恶性细胞凋亡，凸显了抗炎性后生元代谢物通过调控多条信号通路维持肠道稳态的关键互作。

其他免疫调节化合物包括亚油酸与异构短链脂肪酸，乳酸杆菌与双歧杆菌的天然衍生物。亚油酸补充的上清液可通过下调NF-κB通路下游因子（IL-6、IL-1β、COX-2）、上调保护性基因（IL-10、TGF-β）发挥强效抗炎作用。胞外多糖也是重要的免疫调节候选分子，可通过阻止脂多糖与TLR结合，调节肠道适应性免疫。肠道微生物衍生物介导的复杂信号网络已得到系统解析。此外，生物活性衍生物可与多种免疫细胞互作，短链脂肪酸广泛参与先天免疫信号网络构建，体内外研究均证实丁酸可促进初始CD4⁺T细胞向调节性T细胞(Tregs)分化并促进自然杀伤细胞招募，维持肠道稳态；乙酸与丁酸还可通过激活不同GPR（如GPR109A）诱导肠树突状细胞中乙醛脱氢酶1(ALDH1a)产生，进而催化B细胞分化并分泌免疫球蛋白A(IgA)。乳酸等其他有机酸可干扰趋化因子介导的糖酵解抑制CD4⁺T细胞迁移，并诱导Th17细胞极化。尽管多数研究仍聚焦益生菌表型关联，但组学分析技术已推动后生元介导机制的深入解析。

3.3 抗肿瘤潜力与机制证据

结直肠癌是多因素疾病，由肠上皮细胞恶性转化与失控性增生导致，源于DNA不可逆突变的累积，涉及癌基因激活与抑癌基因沉默。膳食益生菌来源的多种化合物被视为化学预防候选物，具有结直肠癌治疗潜力。体外研究显示，含甘露糖、葡萄糖与N-乙酰葡糖胺的乳杆菌来源胞外多糖可时间依赖性地上调HT-29结肠癌细胞中Bax/Bcl-2凋亡指数，增加凋亡起始因子caspase 3与执行因子caspase 9表达，下调凋亡抑制剂survivin表达，诱导结肠癌细胞凋亡，体现显著的增殖抑制与抗肿瘤特性。体内研究采用1,2-二甲基肼诱导的大鼠模型，以菊粉为阳性对照，结果显示16周罗伊氏乳杆菌来源的半乳寡糖干预（剂量>114 mg）可显著降低结肠各段异常隐窝灶（结直肠癌起始生物标志物）进展，提升短链脂肪酸水平并改善肠道微环境，保护效应与同剂量菊粉相当。尽管临床前证据充分，但评估后生元组分在结直肠癌患者中生物利用度与生物效应的临床试验仍极为匮乏，现有研究仅显示后生元产生菌（如嗜黏蛋白阿克曼氏菌）及其代谢物（如丁酸、色氨酸衍生物）丰度降低与结直肠癌发病相关，考虑到肠道微生物多样性与效应级联的复杂性，临床研究仍存在较大异质性，需进一步探索。

1. 4.
   肠-肝轴
   肝脏的生理与病理过程深受肠道菌群及其产物的调控。在炎症性肠病等病理状态下，肠道黏液屏障破坏导致“肠漏”，共生与病原微生物可突破肠屏障进入体循环，经毛细血管网与门静脉将完整细菌、代谢物、病原相关分子模式(PAMPs)及膳食营养素、激素输送至肝脏。中性粒细胞与巨噬细胞激活吞噬作用，抗原分子被分泌性免疫因子与肝脏解毒作用有效清除，阻止其向外周血播散。
   全球代谢性疾病诊断率上升，代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD，曾称非酒精性脂肪性肝病)已成为重大公共卫生威胁，疾病谱涵盖代谢相关肝损伤、炎症与纤维化，进展过程通常包括肝脂肪变性、代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)、肝硬化与肝细胞癌(HCC)。基于体内研究的“二次打击”学说被广泛认可：首次打击为肝细胞脂肪沉积与胰岛素抵抗引发，继而导致脂质代谢异常；第二次打击为氧化应激与炎症信号激活，线粒体脂肪酸β氧化增加导致肝细胞色素（P4505A、P4502E1）与脂质过氧化物水平升高，诱导IL-6、TNF-α等促炎细胞因子释放并损伤肝脏。其深层机制尚待完全阐明。
   4.1 脂质代谢调控
   肠道与肝脏通过膳食、微生物与环境来源的代谢产物广泛通讯。研究构建了模拟肠-肝互作的双腔室系统（肠上皮与肝球体腔室），分析肝细胞活力与功能发现，干酪乳杆菌与副干酪乳杆菌的外泌体可有效提升HepG2球体中白蛋白与尿素分泌，通过多种机制抑制脂质积累与肝细胞凋亡。短链脂肪酸是调控肠-肝功能的核心微生物产物，其组成受肠道菌群结构、可发酵膳食成分与肠道生理状态显著影响，在结肠腔内浓度最高，可被转运穿过肠上皮进入循环。作为信号分子，短链脂肪酸可通过激活G蛋白偶联受体(GPR)刺激肠内分泌细胞分泌胰高血糖素样肽1(GLP1)与肽YY(PYY)，GLP1可增强肝胰岛素信号转导并减少肝细胞脂质积累。此外，短链脂肪酸可调控肝脂肪生成与葡萄糖代谢相关的转录因子，体内研究显示高脂饮食小鼠摄入短链脂肪酸后肝脏甘油三酯积累减少，机制涉及肝脂肪生成基因（如脂肪酸合酶、ChREBP）表达下调，脂质代谢调节因子（如过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPAR-α)）表达上调，该效应被认为由外周游离脂肪酸受体3(FFAR3)介导。不同类型短链脂肪酸功能存在差异：乙酸是肝脂肪生成与胆固醇生成的底物，丙酸是糖异生的底物，乙酸/丙酸比值降低可抑制大鼠肝细胞中乙酸缩合为胆固醇，进而降低血浆脂质水平；丙酸还可通过上调肝胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)促进胆汁酸池扩增。
   4.2 免疫调节
   有益与共生菌产生的化合物通过肠-肝互作对免疫细胞调控至关重要。益生菌摄入可增加短链脂肪酸生成，富集柠檬酸循环与脂肪酸合成等相关代谢通路，产生棕榈油酸与二十二碳六烯酸等抗炎分子，抑制肠道Th17细胞分泌，降低肝脏肿瘤中Th17细胞数量，阻碍后续血管生成与肿瘤进展。色氨酸衍生物由肠道微生物酶催化生成，细胞与小鼠模型研究显示，吲哚摄入可减轻饮食诱导的MASLD表型，包括胰岛素抵抗、糖耐量受损、肝脏炎症与脂肪变性，体外与体内机制解析表明，吲哚处理可通过PFKFB3依赖的稳态抑制巨噬细胞促炎激活，其中PFKFB3（6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶3）参与糖酵解调控与致癌信号传导。吲哚-3-甲醛可能通过AhR依赖的IL-22转录调控宿主免疫，凸显益生菌衍生物通过复杂多样的网络参与多种代谢性疾病病理进程。
   4.3 对肝癌的影响
   肝脏疾病进展与肠道菌群失调相关，表现为微生物多样性降低、共生与病原菌组成失衡，MASH与肝硬化患者肠道菌群中普拉梭菌减少、大肠杆菌增加，伴随肠道通透性升高与微生物相关分子模式(MAMPs)入血转运增加。肠道菌群失调还会抑制初级胆汁酸向次级胆汁酸的解离，改变其腔内容与血清水平。胆汁酸作为重要信号分子，可与法尼醇X受体(FXR)互作并促进肠上皮紧密连接蛋白表达；缺乏该互作则导致肠屏障功能障碍与病原菌移位，最终加速肝细胞癌与全身疾病进展。
   肝细胞癌最主要的风险因素包括肝炎病毒感染、霉菌毒素、酒精滥用、肥胖及脂肪性肝炎与肝硬化等慢性肝病。后生元组分因低细胞毒性，被视为抗癌药物的潜在替代或补充治疗选择。如前文所述，乳酸杆菌胞外多糖的抗肿瘤效应受到广泛关注，研究显示嗜热链球菌CH9来源的胞外多糖（1050 kDa）对肝癌细胞HepG2的抑制率呈剂量依赖性，24小时暴露的IC₅₀为0.31 mg·mL^-1，可使细胞周期阻滞于G0/G1期；瑞士乳杆菌MB2-1提取的较小分子量胞外多糖（183 kDa）对HepG2细胞的72小时暴露IC₅₀为1.52 mg·mL^-1。胞外多糖的抗肿瘤潜力通过信号通路调控实现，可导致肿瘤细胞凋亡形态改变，涉及内在线粒体途径与外死亡受体途径，提升促凋亡因子（如Bax、caspase 9）与抗凋亡因子（如Bcl2）的比值。除选择性细胞毒性外，胞外多糖还具有自由基清除特性，可抑制促炎介质招募，从而抑制氧化与炎症微环境。但所有总结的证据与机制均来自体外研究，证实胞外多糖的抗肿瘤效应受其分子特性与目标肿瘤组织类型调控。
2. 5.
   肠-心血管轴
   经肠肝循环与代谢后，肠道来源组分由肝脏经肝静脉与下腔静脉释放入体循环，随后进入心肺系统。肠-心血管轴是新兴概念，与肠-肝轴具有多方面相似性，体现了胃肠健康与心血管功能之间的复杂联系，交织着肠道菌群、代谢、免疫与内分泌视角。现有研究支持益生菌衍生物对心血管保护具有积极动态作用，但受系统机制复杂性限制，结果仍多局限于动物模型、推测性通路与相关性分析。需进一步研究以充分阐明并利用肠-心血管轴的双向网络，同时考虑饮食、运动与年龄等外在因素影响。
   心-肝轴描述了心血管与肝脏健康的双向关系，二者疾病发展的风险因素相似。荟萃分析显示MASLD病理与致命及非致命心血管疾病(CVD)发生存在强关联，MASLD被认为是加速动脉粥样硬化、心肌病等心血管事件的重要推动因素；反之，改善肝脏与代谢障碍（如胰岛素抵抗、脂肪细胞功能障碍）可降低心血管风险。益生菌可能通过调控血脂谱、血压与血糖，以及改善肝脏与心血管系统异常，影响心脏健康。在分子层面，多功能肠-心血管通讯可通过直接的细胞互作与免疫通路实现，后生元组分在其中起关键介导作用，该通讯还可延伸至自主神经系统，后者对调控心血管功能与生理稳态至关重要。
   5.1 对葡萄糖稳态的影响
   益生菌干预有望通过减少能量获取与循环内毒素水平提升胰岛素敏感性。如前文所述，增强肠屏障完整性可阻止代谢毒素移位，同时减轻炎症与氧化应激。后生元组分还可调控外周组织（骨骼肌与脂肪组织）中与葡萄糖摄取和代谢相关的细胞通路。关于乳酸杆菌对血糖控制的安慰剂对照临床干预证据尚不一致，部分研究显示糖尿病患者摄入含乳杆菌酸奶8周后空腹血糖与糖化血红蛋白(HbA1c)水平降低；另一项研究显示妊娠期糖尿病患者补充嗜酸乳杆菌与两歧双歧杆菌6周可显著降低空腹血糖与胰岛素水平，改善胰岛素敏感性。机制研究表明，益生菌摄入可通过将胆汁酸解离为次级形式改善小鼠葡萄糖稳态，次级胆汁酸可与肠内分泌L细胞中的Takeda G蛋白偶联受体5(TGR5)信号互作，诱导GLP-1分泌，从而增强肥胖小鼠的代谢功能与葡萄糖稳态。
   5.2 胆固醇调控
   冠状动脉疾病(CAD)又称心肌功能障碍，指常由动脉粥样硬化导致的冠状动脉狭窄，其斑块进展主要由血管炎症与高脂血症（血清低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)与甘油三酯水平异常升高）驱动。新兴研究揭示了肠道微生物群落对脂质调控、全身炎症与内皮功能的重要作用，提示肠道稳态可作为减弱血脂异常的潜在治疗靶点。
   胆固醇稳态由胆固醇生物合成、吸收、转运、生物转化与排泄的能力及速率共同决定。从分子视角看，该联系由肠道来源代谢物及相关反应级联构成。例如，肠道失调时，肠道菌群通过分解膳食胆碱与L-肉碱合成三甲胺，进一步氧化为氧化三甲胺(TMAO)，该产物与巨噬细胞胆固醇积累及内皮炎症相关，是直接导致动脉粥样硬化与高血压结局的菌群失调相关风险因素。
   相反，共生与纤维发酵类群（如罗斯氏菌属、普拉梭菌属）产生的短链脂肪酸可通过调控脂质与免疫稳态发挥心脏代谢效应。高胆固醇饮食仓鼠模型研究显示，乙酸、丙酸与丁酸的血浆降胆固醇效力分别为24%、18%与17%，主要通过增加粪便胆固醇排泄与促进肝胆再循环实现。多项研究报道短链脂肪酸可通过固醇调节元件结合蛋白(SREBPs)通路调控胆固醇生物合成，但不同研究结果尚不一致。在肠道菌群耗竭的小鼠模型中，补充丙酸可代偿性纠正胆固醇代谢紊乱，降低血清LDL-C水平，进而减轻高脂血症诱导的动脉粥样硬化。其次，短链脂肪酸可通过上调ATP结合盒转运蛋白G5/8(ABCG5/8)表达、抑制Niemann-Pick C1样蛋白1(NPC1L1)表达，调控肠道固醇吸收能力，其中ABCG5/8负责十二指肠胆固醇外流，NPC1L1是固醇关键跨膜转运蛋白。此外，短链脂肪酸可通过上调胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)（肝脏胆固醇分解代谢与胆汁酸合成的限速酶）蛋白表达，辅助胆固醇转化为胆汁酸，增加胆汁酸粪便排泄，从而降低循环胆固醇水平。第三，血浆短链脂肪酸被认为参与肠道与全身的GPR43与GPR41（游离脂肪酸受体2/3）信号通路，间接调控脂解与交感神经活动。除脂质调控外，研究显示丁酸与丙酸可通过激活GPR109A增加调节性T细胞数量与IL-10分泌，增强局部免疫应答。第四，短链脂肪酸可通过GPR（如GPR41/43）与嗅觉受体（如Olfr78/558）介导的通路诱导大鼠与人类动脉血管舒张，发挥降压作用。在血管紧张素II诱导的高血压小鼠模型中，补充乙酸可有效减轻心脏肥厚与肾纤维化，同时下调肾脏肾素-血管紧张素系统(RAS)组分，降低全身钠潴留与血管阻力。另一方面，肾脏GPR43激活可能通过刺激肾素分泌加剧高血压与心脏负荷，凸显短链脂肪酸信号通路的复杂性，基于短链脂肪酸的治疗需谨慎评估。
   5.3 抗氧化活性
   血管内皮氧化应激常诱发内皮功能障碍与血管损伤，是动脉粥样硬化与其他心血管疾病的主要驱动因素。后生元组分（如短链脂肪酸与色氨酸衍生物）可通过直接清除自由基、调节抗氧化酶与抗炎机制，减轻血管与外周组织氧化应激，发挥心血管保护作用。
   短链脂肪酸作为信号分子，间接贡献于抗氧化防御。丁酸尤其可通过Keap1/Nrf2通路上调超氧化物歧化酶、过氧化氢酶与谷胱甘肽过氧化物酶的表达，这对清除活性氧(ROS)、维持内皮细胞氧化还原平衡至关重要。短链脂肪酸还可通过抑制驱动氧化的促炎细胞因子（如NADPH氧化酶）表达，降低氧化应激，共同增强血管内在抗氧化能力。
   另一组抗氧化后生元是色氨酸与吲哚衍生物，由肠道微生物与宿主分解代谢生成，可通过激活AhR维持肠屏障完整性并调控细胞应答。例如，3-羟基邻氨基苯甲酸可通过Nrf2通路上调血红素加氧酶-1，保护人脐静脉内皮细胞。除信号调控外，部分色氨酸衍生物（如5-羟基-L-色氨酸）还可在外周组织中通过中和ROS发挥直接自由基清除作用，但其氧化还原反应的性质高度依赖于浓度与细胞环境。胞外多糖的直接自由基清除作用也已被观察到，归因于其还原性羟基基团，但该作用主要局限于肠腔，系统效应主要通过间接信号通路实现。
3. 6.
   肠道与神经系统
   临床证据表明，肠-脑轴是一个复杂的双向通讯网络，涉及肠道微生物衍生物、神经、内分泌与免疫通路。大脑可通过调节肠细胞信号与胃肠动力影响肠道菌群；反之，肠道微生物组对中枢与外周神经系统功能及心理行为具有显著影响。然而，支持特定后生元组分对远端器官（如大脑）直接生理获益的可靠因果证据仍有限，多数研究仅记录间接信号通路或相关性关联。因此，需严格区分局部生物效应与对全身健康结局的推测性推断。
   6.1 健康效应与益生菌
   动物研究显示，益生菌可改善焦虑与抑郁相关的行为学结局。补充鼠李糖乳杆菌的小鼠相较于对照组表现出焦虑行为与皮质酮水平降低，提示肠道通过肠-脑轴参与应激反应调控。一种潜在解释是鼠李糖乳杆菌补充可改变肠道菌群并提升结肠丁酸产量，同时升高的丁酸摄取可通过上调海马脑源性神经营养因子(BDNF)、