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，從進化的角度來看，人類基因組及其生理和營養(yǎng)需求與現(xiàn)代飲食習慣并沒有很好地吻合。到達結(jié)腸的纖維被腸道厭氧細菌發(fā)酵，會產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFA）作為代謝副產(chǎn)物。SCFA在腸道動態(tài)平衡中發(fā)揮作用。最近的研究表明，SCFA還可以通過其在血液中的循環(huán)對腸道以外的組織和器官產(chǎn)生影響。SCFA不僅通過與體內(nèi)內(nèi)分泌和免疫細胞上同源的G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合而發(fā)出信號，而且還通過影響組蛋白乙?；负徒M蛋白脫乙?；傅幕钚?，誘導基因組的表觀遺傳學變化。

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）存在于植物細胞壁中，并進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），它們在不同的免疫細胞組以及對代謝調(diào)控至關(guān)重要的上皮細胞和內(nèi)分泌細胞上差異表達。對GPCR基因缺陷型小鼠的研究已經(jīng)確定了通過這些代謝物受體進行SCFA信號傳導在控制炎癥和腸內(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，在過去的一個世紀中，人類的纖維攝入量已大大減少。在過去60年來，過敏，1型糖尿病，炎癥性腸病（IBD）和自身免疫性疾病的患病率穩(wěn)步上升。最近，通過對前瞻性研究和隨機對照試驗的系統(tǒng)評價和薈萃分析強調(diào)了不可消化纖維對健康的重要性。

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腸道以外組織和器官的影響。

SCFA –是什么

對人類猝死病例的早期研究表明，腸道菌群會大量產(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量值因該人群的地理來源而異，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?。∟OD）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風險。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，這表明這些SCFA通過不同的機制為保護做出了貢獻。單獨使用乙酸鹽的飲食會改變脾臟中B細胞亞群的組成，而兩種飲食都會降低淋巴組織中自身反應(yīng)性T細胞的頻率，并降低產(chǎn)生IL-12的成熟邊緣區(qū)B細胞中CD86的表達。與自身免疫性疾病的病理學有關(guān)的子集。與先前的研究（先前針對外圍的研究）一致，丁酸高產(chǎn)飲食增加了Treg的數(shù)量和功能。SCFA提供的針對糖尿病的保護作用還可能涉及對代謝產(chǎn)物敏感的GPCR（例如GPCR43）參與產(chǎn)生腸內(nèi)分泌的細胞和胰島β細胞，這些細胞在葡萄糖耐量中起重要作用。

 SCFA對血腦屏障和神經(jīng)免疫內(nèi)分泌功能的影響 

最近，在飲用水中口服補充醋酸鹽，丙酸鹽和丁酸鹽的小鼠在口服1周后，可以保護其免受慢性社會心理壓力的影響。

進入血管的SCFA也可以通過血腦屏障（BBB）轉(zhuǎn)運到大腦和CSF。這可能直接影響調(diào)節(jié)大腦中神經(jīng)元和突觸的生長和分化的神經(jīng)營養(yǎng)因子的水平。盡管機制尚不清楚，但SCFA已被證明可調(diào)節(jié)多種腦部疾病的學習和記憶，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，這可能導致肥胖。相比之下，對嚙齒動物的多項研究表明，SCFA可以通過增加能量消耗和食欲控制來預(yù)防肥胖。如前所述，丙酸酯可通過交感神經(jīng)系統(tǒng)活動影響體重控制。此外，SCFA會降低PPARγ的表達，從而導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。最近一項針對2型糖尿病患者的隨機臨床試驗結(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)對嚙齒動物的研究，SCFA被認為對宿主代謝具有有益而不是有害的作用。然而，關(guān)于SCFAs對人體葡萄糖穩(wěn)態(tài)的有益作用存在矛盾的結(jié)果，還需要進一步進行良好控制的長期干預(yù)研究，以確認SCFAs在代謝性疾病中的有益作用。

結(jié)束語和未來展望

越來越多的證據(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，在過去的50年中，這種疾病在高收入國家中一直穩(wěn)定增長。但是，要充分利用在疾病預(yù)防和治療中使用SCFA的機會，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)揮作用的機制。將來，通過增強BBB完整性，調(diào)節(jié)神經(jīng)傳遞和影響神經(jīng)營養(yǎng)因子的水平，SCFA受體選擇性藥理藥物可能會為治療方法開辟新的可能性，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)學指導