回想我們祖先的飲食中所含的不可消化的纖維比我們現(xiàn)在的飲食中都多得多。因此，從進(jìn)化的角度來(lái)看，人類基因組及其生理和營(yíng)養(yǎng)需求與現(xiàn)代飲食習(xí)慣并沒(méi)有很好地吻合。到達(dá)結(jié)腸的纖維被腸道厭氧細(xì)菌發(fā)酵，會(huì)產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFA）作為代謝副產(chǎn)物。SCFA在腸道動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮作用。最近的研究表明，SCFA還可以通過(guò)其在血液中的循環(huán)對(duì)腸道以外的組織和器官產(chǎn)生影響。SCFA不僅通過(guò)與體內(nèi)內(nèi)分泌和免疫細(xì)胞上同源的G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合而發(fā)出信號(hào)，而且還通過(guò)影響組蛋白乙?；负徒M蛋白脫乙?；傅幕钚?，誘導(dǎo)基因組的表觀遺傳學(xué)變化。
SCFA是飲食，微生物群和健康之間相互作用的主要參與者
SCFA在脂肪族的尾部中少于6個(gè)碳原子，在腸道中含量最高的是乙酸根（C2），丙酸根（C3）和丁酸根（C4）。SCFA是人體小腸中未消化或僅部分消化的復(fù)雜多糖的微生物發(fā)酵的代謝副產(chǎn)物。這些不可消化的多糖（NDP）存在于植物細(xì)胞壁中，并進(jìn)一步分為可溶性和非可溶性膳食纖維?？扇苄訬DP具有很高的可發(fā)酵性，通常在結(jié)腸中比可溶性纖維產(chǎn)生更多的SCFA。
當(dāng)前，存在三種表征良好的人SCFA感應(yīng)G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR），它們?cè)诓煌拿庖呒?xì)胞組以及對(duì)代謝調(diào)控至關(guān)重要的上皮細(xì)胞和內(nèi)分泌細(xì)胞上差異表達(dá)。對(duì)GPCR基因缺陷型小鼠的研究已經(jīng)確定了通過(guò)這些代謝物受體進(jìn)行SCFA信號(hào)傳導(dǎo)在控制炎癥和腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)中的重要性。
與食用傳統(tǒng)高纖維飲食的人群相比，在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)中，人類的纖維攝入量已大大減少。在過(guò)去60年來(lái)，過(guò)敏，1型糖尿病，炎癥性腸?。↖BD）和自身免疫性疾病的患病率穩(wěn)步上升。最近，通過(guò)對(duì)前瞻性研究和隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的系統(tǒng)評(píng)價(jià)和薈萃分析強(qiáng)調(diào)了不可消化纖維對(duì)健康的重要性。
SCFA現(xiàn)在正成為與宿主之間相互作用的關(guān)鍵參與者，這些宿主會(huì)影響健康和疾病，尤其是鑒于最近有證據(jù)表明它們具有修飾表觀基因組的能力以及對(duì)腸道以外組織和器官的影響。
SCFA –是什么
對(duì)人類猝死病例的早期研究表明，腸道菌群會(huì)大量產(chǎn)生SCFA，回腸末端的濃度約為13±6 mmol / kg，降結(jié)腸的濃度約為80±11 mmol / kg。在結(jié)腸的所有部位，乙酸鹽的濃度至少是丙酸鹽或丁酸鹽的兩倍。在大多數(shù)糖酵解發(fā)酵發(fā)生的上升結(jié)腸中，乙酸鹽，丙酸鹽和丁酸鹽的測(cè)量值因該人群的地理來(lái)源而異，但乙酸鹽通常約占糞便SCFA總量的60–75％。
短鏈脂肪酸對(duì)疾病的調(diào)控
1型糖尿病
遺傳易感性在1型糖尿?。═1D）中起作用，但是，與其他自身免疫和過(guò)敏性疾病一樣，有令人信服的證據(jù)表明環(huán)境因素在該疾病的病因中起著作用。以乙?；蚨』剐缘矸鄣男问轿桂B(yǎng)特殊飲食，細(xì)菌發(fā)酵后在結(jié)腸中釋放大量乙酸鹽或丁酸鹽，可預(yù)防非肥胖糖尿病（NOD）小鼠的糖尿病。這些結(jié)果表明，高纖維飲食和微生物群可產(chǎn)生協(xié)同作用，以降低易感人群的T1D風(fēng)險(xiǎn)。有趣的是，混合使用乙酸鹽和丁酸鹽的飲食可以提供完全的保護(hù)，這表明這些SCFA通過(guò)不同的機(jī)制為保護(hù)做出了貢獻(xiàn)。單獨(dú)使用乙酸鹽的飲食會(huì)改變脾臟中B細(xì)胞亞群的組成，而兩種飲食都會(huì)降低淋巴組織中自身反應(yīng)性T細(xì)胞的頻率，并降低產(chǎn)生IL-12的成熟邊緣區(qū)B細(xì)胞中CD86的表達(dá)。與自身免疫性疾病的病理學(xué)有關(guān)的子集。與先前的研究（先前針對(duì)外圍的研究）一致，丁酸高產(chǎn)飲食增加了Treg的數(shù)量和功能。SCFA提供的針對(duì)糖尿病的保護(hù)作用還可能涉及對(duì)代謝產(chǎn)物敏感的GPCR（例如GPCR43）參與產(chǎn)生腸內(nèi)分泌的細(xì)胞和胰島β細(xì)胞，這些細(xì)胞在葡萄糖耐量中起重要作用。
SCFA對(duì)血腦屏障和神經(jīng)免疫內(nèi)分泌功能的影響
最近，在飲用水中口服補(bǔ)充醋酸鹽，丙酸鹽和丁酸鹽的小鼠在口服1周后，可以保護(hù)其免受慢性社會(huì)心理壓力的影響。
進(jìn)入血管的SCFA也可以通過(guò)血腦屏障（BBB）轉(zhuǎn)運(yùn)到大腦和CSF。這可能直接影響調(diào)節(jié)大腦中神經(jīng)元和突觸的生長(zhǎng)和分化的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的水平。盡管機(jī)制尚不清楚，但SCFA已被證明可調(diào)節(jié)多種腦部疾病的學(xué)習(xí)和記憶，并調(diào)節(jié)有利于抑制食欲的神經(jīng)肽。另外，SCFA在血腦屏障的通透性中起重要作用。與常規(guī)小鼠相比，GF小鼠的BBB對(duì)小分子的滲透性更高，它們與復(fù)雜的微生物群或產(chǎn)生SCFA的細(xì)菌重新定殖可恢復(fù)BBB的完整性。
代謝性疾病，肥胖癥和2型糖尿病
如前所述，宿主的SCFA代謝可以增加飲食中的能量收集，這可能導(dǎo)致肥胖。相比之下，對(duì)嚙齒動(dòng)物的多項(xiàng)研究表明，SCFA可以通過(guò)增加能量消耗和食欲控制來(lái)預(yù)防肥胖。如前所述，丙酸酯可通過(guò)交感神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)影響體重控制。此外，SCFA會(huì)降低PPARγ的表達(dá)，從而導(dǎo)致肝臟和脂肪組織中的氧化代謝增加，以及體脂肪堆積減少，肝脂肪變性和胰島素敏感性增加。最近一項(xiàng)針對(duì)2型糖尿病患者的隨機(jī)臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，SCFA可能是治療人類早期I型和2型糖尿病的胰腺功能障礙的有前途的策略。
根據(jù)對(duì)嚙齒動(dòng)物的研究，SCFA被認(rèn)為對(duì)宿主代謝具有有益而不是有害的作用。然而，關(guān)于SCFAs對(duì)人體葡萄糖穩(wěn)態(tài)的有益作用存在矛盾的結(jié)果，還需要進(jìn)一步進(jìn)行良好控制的長(zhǎng)期干預(yù)研究，以確認(rèn)SCFAs在代謝性疾病中的有益作用。
結(jié)束語(yǔ)和未來(lái)展望
越來(lái)越多的證據(jù)支持這樣一種觀念，即結(jié)腸中微生物發(fā)酵減少了NDP的攝入和SCFA的產(chǎn)生，這是疾病的發(fā)病率上升的原因，在過(guò)去的50年中，這種疾病在高收入國(guó)家中一直穩(wěn)定增長(zhǎng)。但是，要充分利用在疾病預(yù)防和治療中使用SCFA的機(jī)會(huì)，關(guān)鍵是需要更好地了解SCFA在腸道以及人體其他組織和器官中發(fā)揮作用的機(jī)制。將來(lái)，通過(guò)增強(qiáng)BBB完整性，調(diào)節(jié)神經(jīng)傳遞和影響神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的水平，SCFA受體選擇性藥理藥物可能會(huì)為治療方法開(kāi)辟新的可能性，包括在神經(jīng)退行性疾病和行為中的應(yīng)用。
引用自： Hee B , Wells J M . Microbial Regulation of Host Physiology by Short-chain Fatty Acids[J]. Trends in Microbiology, 2021.
注意：本文僅作為科普文章，不作為醫(yī)學(xué)指導(dǎo)
