在最近发表在《营养》杂志上的一篇综述中，研究人员回顾了短链脂肪酸(SCFAs)的现有数据，如丁酸盐、乙酸盐和丙酸盐，作为人类肠道微生物组的关键成分。

肠道微生物群在保持健康方面起着关键作用，包括对病原生物的屏障作用、免疫系统成熟和功能、饮食摄入调节和营养吸收。肠道微生物生态失调已在几种疾病中观察到，目前正在研究许多基于肠道微生物群的疗法来治疗慢性躯体疾病。调节肠道微生物群的临床相关途径包括恢复SCFA水平以改善心脏代谢健康。

存在于结肠上皮表面的SCFA转运蛋白包括单羧酸转运蛋白-1(MCT-1)和MCT-4，钠偶联MCT-1(SMCT-1)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP)介导SCFA对肠道的影响。

SCFA增加了肠道屏障的通透性和完整性。例如，丁酸盐通过上调编码各自蛋白质的基因来增加紧密连接蛋白(如occludin，claudin-1和zonaoccludens-1)的浓度。

丁酸盐还通过提高粘蛋白2(MUC-2)表达、调节氧化应激水平、减少过氧化氢诱导的脱氧核糖核酸(DNA)损伤、减少活性氧(ROS)产生和恢复谷胱甘肽水平来增强肠上皮粘液层。SCFAs还诱导细胞分化和/或细胞凋亡以预防癌症。

SCFAs还可以调节大脑诱导的肠道糖异生。特别是，丙酸盐激活位于传入型门周神经元细胞最外层的游离脂肪酸受体-3(FFAR-3)。

SCFA也被证明可以抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性，因此可能会影响神经精神疾病(如阿尔茨海默病，精神分裂症和抑郁症)的病理生理学。

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此外，SCFAs通过调节小胶质细胞结构和功能以及情绪和认知功能来调节神经和全身炎症。SCFAs也可能通过诱导色氨酸5-羟化酶1酶的产生来影响脑屏障完整性，从而增加血清素的合成。

醋酸酯等SCFA通过调节饮食摄入量和通过G蛋白偶联受体(GPR)-1和GPR-1活性以及HDAC抑制增加饱腹感激素(如肽YY(PYY)和胰高血糖素样肽-41(GLP-43)的水平来降低食欲。

丙酸盐可降低肝脏中的糖异生，而丁酸盐和乙酸盐可增加瘦素水平并降低脂肪生成、体重和血清学甘油三酯水平。丙酸盐和丁酸盐通过与GPR-41和血管舒张结合来降低血压水平，此外还通过降低纤溶酶原激活物抑制剂-1(PAI-1)表达来预防血栓形成。

此外，SCFA通过降低单核细胞化学引诱蛋白-1(MCP-1)和血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)水平来降低髓过氧化物酶(MPO)水平并降低炎症细胞趋化性。SCFA还通过降低核因子-κB(NF-κB)活性和相关细胞因子释放来增加调节性T细胞(Treg)计数并减少肠道炎症。

SCFA生产与人类疾病的关系

肠道微生物，特别是厚壁菌属物种，包括乳酸杆菌科、瘤胃球菌科和乳腺螺旋体科，通过水解从复杂的多糖中产生SCFA。此外，放线菌、变形杆菌和梭杆菌可以产生丁酸盐。

急性炎症可以保护肠道免受病毒和细菌等有害刺激的侵害。如果不解决，这些损伤可能会发展为慢性炎症，这与炎症性肠病(IBD)等疾病有关。

IBD患者通常表现为产丁酸盐微生物(如玫瑰花属和普氏粪杆菌)丰度降低，从而导致SCFA产生降低。乙酸盐通过含有NLR家族pyrin结构域的含-3(NLRP-3)活化来控制组织稳态。相比之下，丁酸盐通过增加claudin-1，amphiregulin(AREG)和白细胞介素-22(IL-22)水平来调节肠屏障，在IBD中受损。

在结直肠癌中，已经观察到致病微生物(如核梭杆菌)丰度增加，产生丁酸盐的细菌丰度降低，从而导致SCFA水平降低和炎症增强。

丁酸盐通过改变氧化还原状态和D-葡萄糖代谢途径来增强肿瘤细胞凋亡。在高血压中，已观察到产生丁酸盐的肠道微生物计数降低和肠道对SCFA的吸收不足。

SCFAs，特别是丁酸盐，通过降低基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、VCAM-1和趋化因子配体-2(CCL-2)水平来调节心脏炎症并稳定斑块，从而降低巨噬细胞迁移并增加胶原蛋白沉积。

肥胖与肠道微生物生态失调和厚壁菌/拟杆菌比值改变有关。此外，2型糖尿病与产生丁酸盐的微生物计数减少和循环SCFA水平降低有关。

SCFA通过腺嘌呤单磷酸(AMP)激活的患者激酶(AMPK)依赖性和过氧化物酶体增殖物激活的受体γ(PPARγ)调节作用来改善葡萄糖稳态。SCFAs还抑制脂肪分解并增加脂肪生成。

结论

SCFA是肠道微生物群的重要组成部分，可保持心脏代谢健康。微生物群依赖性SCFA的产生可以通过食用高纤维饮食(如地中海，纯素或素食)来增强。食用阿拉伯木聚糖低聚糖(AXOS)等益生元以及植物乳杆菌、副干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌等益生菌也可以促进健康和福祉。

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标签：水平SCFA肠道