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解密—益生元的酵解產物-短鏈脂肪酸

解密—益生元的酵解產物-短鏈脂肪酸

發布日期:2016-07-27 作者: 點擊:

人體腸道微生態系統中存在著一個龐大的細菌菌群,在正常生理狀態下,腸道菌群與機體內外環境處于平衡狀態,維系著人體健康。其中,結腸內含菌量多達1011~1012個,其中厭氧菌如雙歧桿菌、擬桿菌占絕對優勢、占98%以上。腸內菌群在機體內能夠參與食物的降解、代謝,產生的代謝產物,除了提供自身生長所需營養物質外,對腸道內環境也起到一定的作用。短鏈脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)也稱為揮發性脂肪酸,是由1~6個碳原子組成的有機脂肪酸。結腸是人體內短鏈脂肪酸的主要產生部位,多是由未消化吸收的碳水化合物經結腸內厭氧菌酵解產生,主要包括乙酸、丙酸、丁酸。受發酵底物、細菌種類等因素的影響,所產生短鏈脂肪酸的種類、數量不同,在腸道內發揮的作用也不相同。發酵所產生的短鏈脂肪酸在人體內參與不同器官的代謝,發揮各自的功效。 

乙酸是結腸內發酵的主要產物,其中大部分由結腸厭氧菌發酵小腸未消化吸收的碳水化合物產生,另外,乙酸也是結腸內蛋白質降解和氨基酸發酵后的主要產物。乙酸是多數細菌發酵的主要代謝產物,也是膽固醇合成的Z主要底物,在機體內,大部分乙酸被吸收入血液,進入肝臟的代謝,作為周邊組織的能源,其主要參與肌肉、脾臟、心臟和腦內的代謝,是機體從小腸不能吸收的碳水化合物中獲取能量的主要途徑。

丙酸是擬桿菌門發酵的主要產物,經結腸吸收后主要由肝臟代謝用作能源,并且能夠抑制膽固醇的合成。肝臟是體內合成膽固醇的重要場所,其合成的膽固醇轉運到肝外組織,HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的限速酶。研究證實,丙酸可使體外培養的肝細胞合成膽固醇的量以及離體肝細胞培養液中HMG-CoA還原酶活性顯著下降。通過動物試驗,研究了丙酸鹽對小鼠肝細胞脂質合成的影響,結果發現,丙酸鹽能夠顯著抑制小鼠肝臟內膽固醇及脂肪酸的合成,能夠作為一種降血脂藥物替代品添加到日常膳食中。

丁酸是厚壁菌門的主要代謝產物,能被結腸上皮細胞吸收利用,是結腸、盲腸能量的首選來源。丁酸還能抑制腫瘤細胞的增殖分化、調節基因表達、維持腸道內環境穩定,對結腸炎和結腸癌起到預防作用。有研究者以人結腸癌 Caco-2 細胞為模型,研究了3種短鏈脂肪酸對細胞增殖、分化和轉移的影響。結果表明3種短鏈脂肪酸,尤其是丁酸鹽,可影響人結腸癌細胞的表型,顯著延長腫瘤細胞倍增時間,增強癌細胞分化標志物蛋白酶的表達,并明顯抑制癌細胞的轉移。

短鏈脂肪酸都是弱酸,大部分以游離陰離子(SCFA-)形式存在于腸腔內,是結腸內陰離子的主要組分,大部分直接在結腸內被腸粘膜吸收。正常生理狀態下,結腸內SCFA以陰離子形式存在,但其吸收通過離子與非離子形式進行,以非離子形式經由上皮彌散。SCFA在腸內吸收途徑主要為:1、脂溶性被動吸收:SCFA-和H+結合后經細胞膜直接吸收,可在近端結腸與Na+-H+交換耦聯,而在遠端結腸與K+-H+交換耦聯;2、SCFA—2HCO3-交換;3、通過細胞間隙直接擴散。

總之短鏈脂肪酸一旦被結腸粘膜上皮細胞吸收,就能被轉運至肝臟進一步代謝或被結腸粘膜上皮細胞用作能源消耗,對腸道上皮細胞有營養作用;降低結腸內pH值,提高其酸性環境而減少有害菌的生長;維持水電解質平衡;抑制促炎因子的生成,減少炎癥反應的發生,從而有利于粘膜炎癥的修復,降低結腸病變的發生;另外,短鏈脂肪酸還能抑制結腸癌細胞的增殖、分化和轉移,起到抗腫瘤作用。


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關鍵詞:益生元,短鏈脂肪酸

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