《乳业科学与技术》:中国农业科学院张书文研究员等:基于肠道微生态调控的益生菌与益生元协同辅助治疗便秘:机制、证据与展望

《乳业科学与技术》2026年49卷2期刊载了中国农业科学院农产品加工研究所袁雪峰、周鸿淼、李旭、逄晓阳、吕加平、张书文*，塔里木大学食品科学与工程学院许倩的论文《基于肠道微生态调控的益生菌与益生元协同辅助治疗便秘：机制、证据与展望》。该论文由：新疆两区科技发展计划项目（2023LQ02003）；新疆生产建设兵团自然科学支持计划项目（2024DB013；2024AB050）；国家自然科学基金地区科学基金项目（32560567）资助。

便秘是一种以排便困难、次数减少、粪便干硬为主要特征的功能性胃肠病，全球约12%～17%的人口受其影响，该症状不仅降低患者的生活质量，还与多种并发症相关，且女性、老年人及生活方式不良的人群患病风险更高。常规治疗如增加膳食纤维、调整生活方式或使用刺激性泻药（如聚乙二醇、比沙可啶），往往效果有限，伴随药物依赖、电解质紊乱等风险。新型促动力药的研发与应用虽有持续进展，但其价格与耐受性局限较为明显，使开发更安全、持久的干预策略成为必要。

随着微生物组学研究的深入，肠道菌群失调在便秘发病机制中的核心作用逐步被阐明。多项研究表明，便秘患者的肠道微生物多样性普遍降低，具体表现为双歧杆菌属（Bifidobacterium spp.）、乳杆菌属（Lactobacillus spp.）等有益菌群丰度下降，而潜在致病菌如某些变形菌门细菌的丰度上升。这种菌群失衡态进一步引起短链脂肪酸（SCFAs）等有益菌代谢产物的减少，而SCFAs不仅参与调节肠道运动节律和水分平衡，还在维持肠道黏膜免疫稳态中发挥重要作用。此外，菌群紊乱还可通过破坏肠道上皮屏障功能、诱发低度炎症反应以及干扰“肠-脑轴”双向通讯等多个途径，加剧便秘症状。粪便菌群移植等微生态干预措施能显著改善便秘症状，进一步确立了肠道微生态在便秘治疗中的核心地位。

在众多微生态干预方法中，以益生菌和益生元为代表的微生态干预被视为一种有前景的治疗策略。益生菌是指当摄入足量时，能为宿主带来健康益处的活的微生物（国际益生菌与益生元科学协会2014年定义），其功效具有高度的菌株特异性，依赖于产品中足量的活菌在到达肠道后仍能保持活性；益生元如菊粉、低聚果糖（FOS）等作为一类不可被宿主消化、但能选择性促进有益菌生长的膳食成分，可间接优化菌群结构。将益生菌与益生元科学配伍所形成的合生元制剂，具备协同增效的潜力，可显著增强其对肠道微生态的调控效果。益生元为外源性益生菌提供生存与定植所需的营养基底，增强其在复杂肠道环境中的定植能力，提高存活率；同时，益生元促进内源性有益菌的增殖，整体提升菌群多样性与稳定性。这种协同作用有助于增加SCFAs的产量，改善肠腔内环境，增强肠道运动功能，修复肠黏膜屏障，并调节免疫与神经信号传导，从而在多个层面综合缓解便秘。

中国农业科学院农产品加工研究所袁雪峰、张书文*，塔里木大学食品科学与工程学院许倩等系统阐述益生菌与益生元在治疗功能性便秘中的效果和协同作用机制，评估现有临床证据的有效性与局限性，并对未来基于精准营养与先进技术的合生元研发方向进行展望，以期为便秘的临床防治与功能食品开发提供坚实的理论依据与实践指导。

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便秘的发病机制与分型

1.1 便秘的多因素发病机制

便秘的发病机制涉及多系统、多层级因素的复杂交互，主要包括以下几个核心方面：首先，膳食纤维摄入不足会导致肠内容物体积减小，无法有效刺激肠壁神经元与平滑肌，从而加剧结肠动力的低下状态，反之，充足的膳食纤维与水分摄入对于维持粪便的适宜体积与柔软度至关重要，是保障顺畅排便反射的基础物理条件。其次，直肠肛门与盆底功能异常构成出口梗阻型便秘的核心机制，表现为排便时盆底肌肉无法协调性松弛，反而出现矛盾性收缩、直肠感觉阈值升高致使便意迟钝，或存在直肠前突等结构性异常，这些因素共同导致粪便在直肠末端排出受阻。再者，神经与体液调节系统的紊乱构成连接中枢与肠道功能的核心桥梁，肠-脑轴功能失调可使以焦虑和抑郁为代表的典型精神心理因素显著抑制结肠运动并钝化直肠感觉，多种内分泌疾病，包括甲状腺功能减退和糖尿病性神经病变，以及肠道内兴奋性与抑制性神经递质的失衡，特别是涉及5-羟色胺（5-HT）和一氧化氮等关键神经递质的代谢失调，均深度参与肠道正常节律的调控失常。

综上所述，便秘的病理生理机制涉及多系统、多层级的复杂交互，这为实施靶向营养干预、开发功能性食品与微生态制剂奠定了理论基础，进而支持通过多途径协同作用恢复肠道动力与整体功能健康。

1.2 便秘亚型与微生态干预的针对性策略

便秘可根据病理生理机制主要分为慢传输型便秘、出口梗阻型便秘和混合型便秘，不同亚型的核心机制与肠道微生态特征存在差异，这要求微生态干预策略应具备针对性。表1对比分析了不同便秘亚型的特点及相应的合生元干预侧重点。

未来针对便秘的微生态治疗研究，应基于上述亚型进行患者分层，开展精准临床试验，以明确不同合生元配方在特定人群中的最优疗效，推动“精准微生态治疗”的发展。

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微生态干预的理论基础：益生菌、益生元与合生元

益生菌、益生元及其组合形式——合生元，是当前微生态干预的核心策略，三者概念、特性与功能既相互关联又各有侧重。为系统阐明其区别与协同基础，表2对比总结了它们的国际定义、常见类型、核心功能与作用特点。

益生菌、益生元与合生元在便秘治疗中的逻辑递进性体现在：它们分别从补充有益菌、滋养有益菌到协同增效调控菌群3 个层次逐步深入地干预便秘的发病机制；益生菌直接补充有益微生物，竞争性抑制病原菌并产生SCFAs，直接作用于肠道动力与屏障；益生元通过选择性增殖内源性有益菌，间接提升SCFAs产量、软化粪便并促进蠕动；而合生元通过科学配伍，将前两者的作用机制系统整合与放大，不仅优化菌群结构，更高效地提升SCFAs含量、修复屏障、调节免疫与神经递质，从而实现对便秘多因素发病机制（如肠道动力下降、屏障受损、神经调节异常等）的协同、多靶点干预。因此，合生元通过协同增效作用是更为先进的微生态干预策略，共同助力肠道健康与机体免疫的调节。

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临床证据的系统评价

3.1 益生菌：菌株特异性强，侧重调节动力与屏障

研究表明，益生菌通过补充益生菌重构便秘患者失衡的肠道微生态，有效增加有益菌的多样性及丰度，使其群落结构向健康状态恢复。在提升排便频率方面，双歧杆菌属表现突出，He Xi等的研究显示，其能显著提升孕妇便秘患者的排便频率，适用于慢传输型及老年便秘。此外，多菌株复合益生菌（如双歧杆菌与乳杆菌联用）展现出综合优势，Zhang Chenyue等的研究证实，其不仅能增加便秘小鼠排便次数，还能降低促炎因子水平，适用于混合型或炎症相关便秘。于淑俊等在洛哌丁胺诱导的便秘模型小鼠中发现，乳双歧杆菌V9、干酪乳杆菌Zhang、植物乳植杆菌P9的复合菌粉被证明可促进结肠组织修复并增强肠道动力，适用于慢传输型或伴有组织损伤的便秘。总体而言，益生菌适用于慢传输型便秘及伴有肠道屏障功能受损、低度炎症的患者，临床建议选用经临床验证的多菌株配方，并确保产品中活菌数达标（≥10⁶ CFU/g）。

综上所述，益生菌通过直接补充有益菌、竞争性抑制致病菌、产生SCFAs等机制，直接作用于便秘的核心发病环节：增加有益代谢物以刺激肠道动力（应对慢传输），调节神经递质与炎症以改善肠神经功能（应对神经调节异常与出口梗阻），并增强肠道屏障完整性（应对屏障受损）。

3.2 益生元：侧重软化粪便与促进内源性菌群增殖

益生元通过选择性促进有益菌生长、增加SCFAs产量、提升粪便含水量等方式发挥作用，在改善粪便性状方面证据较为一致。柳雯郡等的临床研究证实，菊粉与FOS在老年便秘人群中显示出良好的软化粪便效果，能显著改善粪便Bristol评分，适用于老年及干硬粪便型便秘。Ricardo等发现GOS与乳果糖在儿童便秘干预中表现优异，能同时提升排便频率并改善粪便性状，适用于儿童及功能性便秘患者。蔡华昊等研究证实，由低聚木糖、水苏糖等组成的复配益生元能增强肠道推进运动与提升SCFAs（尤其是丁酸）产量的双重作用，适用于慢传输型或肠道动力不足型便秘。此外， Su Han等研究表明，莲子低聚糖在小鼠模型中不仅能增加排便频率，还表现出免疫调节潜力，适用于伴有免疫功能紊乱的便秘。临床应用时，益生元尤其适用于粪便干硬、排便费力明显的患者，建议从低剂量开始服用，逐步调整，以避免胃肠胀气等不适。

益生元通过滋养内源性有益菌的方式，间接但系统地干预便秘的发病环节，提升SCFAs产量，从而直接增强结肠推进性蠕动（改善慢传输）；通过增加粪便含水量与软化粪便，物理性地缓解出口梗阻；同时，SCFAs滋养肠上皮、强化屏障并调节免疫，有助于修复因便秘持续存在的低度炎症与屏障损伤。

3.3 合生元协同治疗的证据：协同增效的潜力

合生元的临床价值在于其理论上具备协同增效的潜力，但该潜力需在严谨的临床试验中得到验证，并进一步揭示其背后的微生物学与生理学机制。当前证据虽显示其前景，但亦暴露研究异质性大、机制关联性弱等局限。多项随机对照试验表明，特定合生元配方在改善便秘相关指标方面优于安慰剂，甚至单一成分。

Sommermeyer等评估合生元（9 种益生菌和FOS组成）对中重度肠易激综合征（IBS）患者的疗效，将202 名患者随机分为合生元组与安慰剂组，经过4 周无治疗间歇期后接受12 周干预。结果显示，与安慰剂相比，合生元显著改善了主要终点指标IBS症状严重程度和整体症状，并使70%的患者获得充分缓解。在排便情况、腹痛腹胀等次要终点方面，合生元组也表现出更优效果，且仅有2 例短暂轻微不良反应。黄林生等研究证实，合生元（5 种益生菌和FOS组成）可安全缓解IBS症状，并能调节慢性功能性便秘患者的肠道菌群。干预后，患者肠道中动物双歧杆菌和乳杆菌属丰度上升，大肠埃希氏菌丰度减少。菌群功能分析提示，其主要参与碳水化合物代谢。干预前后菌群整体结构变化有限，表明合生元可能主要通过调节菌群的代谢微环境起效，而非直接重塑益生菌组成。Fateh等通过随机对照试验评估含益生元和益生菌的合成生物制剂对66 名男性功能性便秘患者的影响，患者被随机分为合生元组和安慰剂组，接受4 周治疗。结果显示，合生元组患者在第2周和第4周的排便频率和粪便一致性（Bristol评分）均显著改善，且无不良反应发生；研究表明，该产品对改善男性功能性便秘有效，但需更长期随访并纳入女性和老年患者以进一步验证疗效。Argentino等的研究纳入70 例慢性便秘患者，给予含多种益生菌、益生元等成分的合生元补充剂干预16 周。结果显示，患者便秘评分系统得分从干预前的10 分高度显著下降至4 分（P＜0.001），干预前使用聚乙二醇的患者中，干预后78.9%患者实现暂停或减少泻药使用，平均日剂量高度显著减少（10.7±7.0）g（P＜0.001），约降低50%，整个研究期间未报告不良反应。结论认为该合生元补充剂能显著改善慢性便秘症状，并有效减少对渗透性泻药的依赖和需求。

合生元的临床优势源于其对便秘多因素发病机制的协同、整合性干预，通过益生元保障益生菌的定植与活性，协同提升SCFAs产量，从而更强效地刺激肠道动力、软化粪便；同时，协同调节菌群代谢与免疫微环境，更全面地修复肠道屏障、减轻低度炎症，并通过脑-肠轴调节神经递质，改善排便感知与协调性。这使其在应对混合型便秘或机制复杂的顽固性便秘时，展现出比单一成分更全面、更持久的潜力。

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益生菌与益生元协同作用的多维机制解析

4.1 协同调节肠道菌群结构

便秘患者的肠道菌群失调表现为多样性降低、有益菌减少，这是导致SCFAs不足、动力下降和屏障受损的起点。益生菌与益生元的协同干预，本质上是通过营养与微生物的互惠机制，实现对肠道微生态的靶向重构，其核心机制在于构建一个良性循环系统。该过程并非简单的叠加效应，而是涉及底物特异性识别、生态位竞争、代谢网络整合及系统稳定性反馈的多层次调控。该协同策略通过益生元的营养供给与益生菌的定植引入相互促进，形成一个“营养-菌群-代谢”正向循环。一方面，益生元（如FOS、菊粉等）由于β-糖苷键结构抵抗宿主消化酶解，可完整抵达结肠，并被双歧杆菌属、乳杆菌属等有益菌表面的糖苷水解酶与转运系统特异性识别。这种选择性利用不仅为有益菌提供碳源，更上调其代谢通路中关键酶（如果糖-6-磷酸激酶）的表达，促进其增殖并增强对生态位的占领能力，由此形成可抑制条件致病菌（如某些变形菌门细菌）的生长资源获取，从而提升微生物群的定植抗力。另一方面，外源性益生菌并非被动依赖益生元，而是通过竞争黏附位点（如黏蛋白结合位点）、分泌细菌素（如乳杆菌素）及降低局部pH值等方式，直接抑制病原菌定植，同时益生菌可利用益生元发酵产生SCFAs，进一步酸化环境，形成不利于有害菌生存的微生态。两者联用构成了一个扩增与抑制并重的协同调控网络。益生元不仅促进内源性有益菌的增殖，同时也为外源益生菌提供必要的营养支持，显著提高其在复杂肠道环境中的存活率与定植持久性；而定植成功的益生菌又进一步增强了菌群整体对益生元的利用效率，从而形成一种自我维持、相互促进的良性循环，这种相结合的生态调控模式能够有效提升菌群的α多样性，增强微生态系统的功能韧性与稳定性。

益生菌并非仅被动依赖益生元的营养供给，其自身代谢活动亦能主动塑造肠道微环境，从而提升益生元的发酵效率。研究表明，益生菌在定植与增殖过程中可分泌多种次级代谢产物，如细菌素、有机酸（如乳酸、乙酸）、胞外多糖及酶类等，这些代谢产物不仅能抑制潜在致病菌的生长，还可通过降低肠道pH值、调节氧化还原电位、修饰黏液层结构等方式优化肠道局部理化环境。乳杆菌代谢产生的乳酸可显著降低结肠pH值，创造更有利于双歧杆菌等产酸菌发酵益生元的酸性环境；同时，部分益生菌分泌的糖苷水解酶可直接参与益生元（如FOS、菊粉）的降解，释放出更易被菌群利用的寡糖片段，从而提升整体发酵效率。这种“益生菌优化环境-提升益生元利用率-进一步促进益生菌及内源性有益菌增殖”的双向互惠循环体现了合生元协同作用的动态性与系统性，也为开发更具代谢协同效应的合生元配方提供了理论依据。

最终，益生菌与益生元的协同作用通过调节菌群代谢功能，显著增加SCFAs等有益代谢物的产量，进而改善肠神经系统功能、调节肠道激素分泌，并强化肠道物理与免疫屏障。这一系列从微生态到宿主生理的级联反应，为从根本上恢复肠道运动与分泌功能提供了坚实的理论与应用基础。

4.2 协同促进有益代谢物的产生

SCFAs的不足是连接菌群失调与便秘症状（尤其是慢传输型）的关键代谢环节。肠道菌群发酵产生的SCFAs在缓解慢性便秘中发挥核心作用，益生菌是合成这些代谢产物的关键执行者；而益生元（如FOS、GOS、菊粉等）则作为其专属底物，通过选择性促进有益菌的增殖与活性，保障SCFAs的高效合成。合生元进一步将特定益生菌与益生元精准配伍，优化菌种与营养匹配，旨在提高以丁酸为代表、对肠道至关重要的SCFAs产量，从而多靶点改善便秘症状。

SCFAs主要通过以下机制发挥通便作用：1）降低肠道pH值。SCFAs降低结肠腔内的酸碱度，抑制有害微生物的增殖，维护菌群平衡，为肠道蠕动创造健康的微环境。2）滋养与保护肠黏膜。丁酸等SCFAs是结肠上皮细胞的主要能量来源，可促进细胞增殖与分化，增强上皮细胞紧密连接，从而维护肠道黏膜屏障的完整性。健康的肠道黏膜屏障不仅防止有害物质内流，也有助于维持正常肠道蠕动。3）直接刺激肠道神经肌肉。丁酸和丙酸等SCFAs能直接作用于肠道神经系统，激发结肠的高振幅蠕动波，增强推进性蠕动，这对改善慢传输型便秘尤为重要。4）调节粪便性状。作为有机酸分子，SCFAs可增加肠道渗透压，促使水分分泌并保留于粪便中，从而增加粪便含水量、软化质地，并通过物理刺激促进排便反射。

因此，益生菌、益生元及合生元通过协同增效，优化了SCFAs合成这一核心通路，最大化SCFAs的产出，这些代谢物质继而从改善微环境、滋养黏膜、直接促动力及软化粪便等多个层面综合发力，共同构成缓解慢性便秘的一条高效、生理性的作用路径。

4.3 协同改善肠道屏障功能与免疫调节

慢性便秘常伴随肠道屏障功能受损与低度炎症，这会进一步抑制肠道动力并加剧症状。在慢性便秘的病理生理中，伴随低度炎症的肠道屏障功能受损是一个重要驱动因素。益生菌与益生元通过协同作用可从多层面修复此屏障，在物理与细胞屏障层面，特定益生菌能刺激杯状细胞分泌黏蛋白，从而加厚并保护肠上皮黏液层。同时，益生菌发酵益生元产生的SCFAs等代谢产物可促进肠上皮紧密连接蛋白的表达与组装，有效降低肠道通透性，防止肠漏。在免疫调节层面，丁酸发挥核心作用，它不仅能通过抑制核因子κB（NF-κB）等炎症通路减少促炎细胞因子产生，还能调节调节性T细胞（Treg）功能以诱导免疫耐受，从而缓解肠道低度炎症。这种抗炎作用为肠道神经系统与平滑肌创造了更健康的微环境，最终有助于恢复正常的肠道蠕动功能，从病理机制上改善便秘。

4.4 协同调节肠道神经系统与动力

肠-脑轴功能紊乱是便秘，特别是与精神心理因素相关或出口梗阻型便秘的重要机制。肠道菌群及其代谢产物作为关键介质，通过肠-脑轴这一双向通路深度参与调节肠道神经系统功能。其核心机制之一是产生具有生物活性的代谢产物，如SCFAs和GABA。SCFAs可刺激肠道嗜铬细胞合成并释放5-HT，5-HT作为关键信号分子能激活肠道内初级传入神经元，从而启动蠕动反射。若有益菌群减少导致SCFAs不足，这一启动环节被削弱，可能引发结肠动力障碍。此外，罗伊氏粘液乳杆菌、长双歧杆菌等特定益生菌可合成或调节GABA等神经活性物质，这些物质通过迷走神经、血液循环或直接作用于肠神经系统，形成复杂调控网络。研究证实，补充此类益生菌能改善心理应激等因素引起的肠道运动功能异常。因此，基于菌群干预的策略具有多靶点协同优势。

综上所述，益生菌与益生元的协同作用通过多层次、多靶点的机制共同调控便秘病理生理过程。为更直观地呈现这一综合作用网络，本文构建了益生菌与益生元协同缓解便秘的多维作用路径示意图（图1），系统展示从菌群结构调节、代谢物生成到宿主生理功能改善的整体路径。

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结 语

随着对慢性便秘病因机制，尤其是肠道微生态与肠-脑轴研究的深入，肠道菌群紊乱及其代谢功能失调的核心作用日益明确。研究表明，肠道菌群紊乱及其代谢功能失调在便秘发病机制中发挥核心作用，而益生菌、益生元及其协同组合——合生元，可作为一种多靶点、生理性的干预策略，通过调节肠道菌群结构、促进SCFAs生成、改善肠道屏障功能以及调节肠道神经系统等多种途径，有效缓解便秘症状。

已有众多研究证实，益生菌通过直接补充有益菌群、调节肠道微生态平衡、增加SCFAs含量等方式有助于改善便秘患者的排便频率与粪便性状；益生元作为有益菌的选择性底物，可促进内源性益生菌增殖与代谢活性，进一步增强肠道运动功能。而益生菌与益生元的科学配伍形成的合生元，通过协同增效机制，不仅提高益生菌的定植与存活能力，还显著增强其对肠道菌群和宿主生理的整体调节效果，从而实现“营养-菌群-代谢”通路的优化。

随着对便秘病理生理机制及合生元协同作用机制的深入研究，以及高质量临床证据的不断积累，未来合生元有望在便秘治疗中发挥更大作用，但仍需克服个体差异、标准化制备与成本控制等挑战。应进一步推动基于菌群功能预测的个性化合生元方案开发，开展大规模、长周期的随机对照临床试验，并探索其在功能性食品载体中的创新应用，从而为便秘患者提供更安全、有效且持久的治疗选择，改善其生活质量。