短鏈脂肪酸對結(jié)腸細胞的影響

短鏈脂肪酸對結(jié)腸細胞的影響

在身體的微生態(tài)系統(tǒng)中，大量細菌存在于微生態(tài)平衡中。其主要功能是代謝功能，它反映在食物中難以消化的物質(zhì)的發(fā)酵上。細菌可以通過不同的代謝途徑來發(fā)酵底物,產(chǎn)生能量和營養(yǎng)物質(zhì)供給自身生長,同時對宿主產(chǎn)生有利的影響。短鏈脂肪酸(short-chainfattyacids,SCFA)是大腸細菌代謝的主要終產(chǎn)物,是碳鏈為1~6的有機脂肪酸,主要由厭氧微生物發(fā)酵難消化碳水化合物而產(chǎn)生。SCFA的重要作用表現(xiàn)為:可以影響結(jié)腸上皮細胞的轉(zhuǎn)運,促進結(jié)腸細胞和小腸細胞的代謝、生長、分化,為腸粘膜上皮細胞及肌肉、腎、心、腦提供能量,增加腸道血供,影響肝脂質(zhì)與碳水化合物的調(diào)控等。1細菌對scfa的代謝對健康個體來說,底物利用率、微生物區(qū)系的細菌種類、小腸轉(zhuǎn)運時間都是決定腸道SCFA的數(shù)量與種類的因素。由于大腸近端碳源的消耗快,特別是易消化的碳水化合物,當殘留物向腸道遠端移動時,細菌對底物利用率逐漸減少,這就影響了SCFA的類型與產(chǎn)量。體內(nèi)與體外研究都表明,消化物對細菌的生理與代謝有很大的影響,可使結(jié)腸內(nèi)蛋白質(zhì)降解、氨基酸發(fā)酵而產(chǎn)生SCFA。小腸內(nèi)不被消化吸收的復雜碳水化合物(寡糖、非淀粉多糖、抗性淀粉等)進入大腸后被細菌發(fā)酵產(chǎn)生乙酸、丙酸、丁酸、二氧化碳、甲烷、氫氣和水,其中短鏈脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)所占比例高達85%,占產(chǎn)物的大部分。許多實驗研究的表明,碳水化合物底物的不同,發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸的比例和生理作用也不同。1.1果寡糖對腸道理化指標的影響寡糖是指由2~10個單糖通過糖苷鍵連接而成的低度聚合物,可以通過在腸道的發(fā)酵對機體產(chǎn)生積極的作用。許多研究發(fā)現(xiàn)果寡糖可改善機體膽固醇代謝,這與其發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸有關(guān)。許梓榮等研究表明,日糧中添加1.5%果寡糖可以提高結(jié)腸中乙酸,丙酸,丁酸以及血漿中乙酸水平,添加0.5%,1.0%,1.5%的果寡糖會使結(jié)腸中丙酸含量顯著提高,且作者認為,果寡糖抑制肝臟HMG-CoA還原酶的活性可能是通過其發(fā)酵產(chǎn)物丙酸和乙酸起作用的。給斷奶仔豬飼喂一定量的異麥芽糖低聚糖,會使其盲腸、結(jié)腸內(nèi)的乙酸、丙酸、丁酸濃度顯著升高,研究表明腸道中SCFA的升高,pH值的降低有利于腸粘膜保持完整的形態(tài)結(jié)構(gòu)并促進粘膜細胞的增殖。糞便細菌的體外發(fā)酵實驗表明,不同種類的寡糖被降解成不同種類的短鏈脂肪酸,果膠與木聚糖降解的主要產(chǎn)物是乙酸,阿拉伯半乳糖的則以丙酸為主。1.2燕麥-葡聚糖對腸道生長的影響非淀粉多糖是大多數(shù)膳食纖維的主要組成部分,其經(jīng)腸道細菌發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸,這可能影響肝臟葡萄糖的生成。不同的多糖發(fā)酵可以產(chǎn)生不同比例的SCFA,這主要是由于碳水化合物結(jié)構(gòu)的不同而影響腸道中不同菌群的發(fā)酵能力。常見的非淀粉多糖包括谷物β-葡聚糖、戊聚糖等。谷物β-葡聚糖被證明具有降低血清膽固醇和調(diào)節(jié)糖尿病人血糖水平生理功能,它的這些作用的發(fā)揮與其在消化道的代謝有關(guān),β-葡聚糖在消化道的發(fā)酵產(chǎn)物會影響它的生理活性,添加不同分子量和不同劑量的燕麥β-葡聚糖能夠促進腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌的增值,抑制大腸桿菌的作用。腸道中益生菌的存活影響著底物的發(fā)酵能力,已有研究報道,一種含乳酸桿菌的燕麥發(fā)酵飲料可以增加人體糞便的SCFA含量、影響糞便pH值以及糞便的細菌量;而添加雙歧桿菌和乳酸的酸奶在連續(xù)飲用3w后卻不能改變糞便中SCFA的量,說明底物的發(fā)酵能力和腸道中的菌群變化有關(guān)。申瑞玲等研究表明給小鼠灌喂燕麥β-葡聚糖可以增加結(jié)腸內(nèi)丁酸的產(chǎn)生。丁酸鹽是所有發(fā)酵產(chǎn)物中最重要的一種,它是人類結(jié)腸、盲腸上皮細胞最重要的能量來源,在維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和預防結(jié)腸癌發(fā)生等方面發(fā)揮良好的作用。1.3抗向蛋白提取的養(yǎng)食量TatsuyaMorita等實驗結(jié)果顯示,給大鼠飼喂直鏈玉米淀粉與土豆的混合物時,大鼠盲腸內(nèi)產(chǎn)生大量丁酸?？剐缘矸垡彩且环N結(jié)腸菌發(fā)酵的底物,大鼠盲腸內(nèi)容物中SCFA含量隨抗性淀粉攝入量的增加而增加。David等對健康人群所做的實驗發(fā)現(xiàn),含有抗性淀粉的膳食可以增加糞中丁酸的產(chǎn)生,且產(chǎn)生的平均糞丁酸與SCFA之比高出對照組31%,這是對結(jié)腸健康有利的。有人提出結(jié)腸疾病如潰瘍性結(jié)腸炎是能源缺乏性疾病,而丁酸是結(jié)腸細胞的一種重要能源。雖然還沒有證實結(jié)腸丁酸可以預防結(jié)腸癌,但結(jié)腸癌的病人經(jīng)測定其血液中丁酸與SCFA之比正常時低。2scfa促進腸道黏膜生長短鏈脂肪酸是體內(nèi)重要的發(fā)酵產(chǎn)物,在很多方面都起著重要的作用。SCFA可以影響結(jié)腸上皮細胞的轉(zhuǎn)運,促進結(jié)腸細胞和小腸細胞的代謝、生長、分化,為腸粘膜上皮細胞及肌肉等提供能量,對腸道上皮有營養(yǎng)作用。短鏈脂肪酸能維持大鼠移植小腸粘膜形態(tài),減輕移植腸上皮細胞超微結(jié)構(gòu)損傷,并能改善移植腸對氨基酸的吸收能力。SCFA在肝臟代謝可致酮體(乙酰乙酸、β-羥丁酸)及氨基酸(谷氨酰胺、谷氨酸)生成增加,而酮體及谷氨酰胺是小腸的主要供能底物,對腸道粘膜有較強的促生長作用。SCFA可以降低腸道pH值,這可以防止病原菌的侵襲。還有報道說SCFA可以防止腹瀉的發(fā)生。2.1代謝養(yǎng)分—乙酸乙酸是膳食纖維發(fā)酵的主要代謝物,也是膽固醇合成的最主要的底物,在機體內(nèi),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。在瘤胃動物,乙酸是重要的代謝養(yǎng)分,這是因為所有到達瘤胃的葡萄糖均為細菌的發(fā)酵產(chǎn)物。當人食用含發(fā)酵碳水化合物的食物后,會在其靜脈血中發(fā)現(xiàn)有乙酸的存在。乙酸來源于盲腸,被腸道上皮組織攝取后,在門靜脈血液中出現(xiàn),最終穿過肝臟進入外周組織而被肌肉代謝。當門靜脈中的乙酸降低到臨界水平以下時,肝臟會分泌游離乙酸。乙酸可以被許多組織攝取和利用,是機體從小腸不能消化吸收的碳水化合物中得到能量的主要途徑。膳食中補充乙酸可以降低餐后血糖和胰島素反應,這種作用可能由上消化道機制(如阻抑胃排空或抑制消化酶活性等)所介導。2.2對降血脂代謝的影響SCFA混合物可以刺激盲腸膳食纖維的發(fā)酵,從而影響血液膽固醇水平,尤其是丙酸,經(jīng)結(jié)腸吸收以后由肝臟代謝用作能源,并可以抑制肝膽固醇的合成。有文獻報道,日糧中添加丙酸鈉會使豬血清中膽固醇水平以及肝臟中HMG-CoA還原酶活性顯著降低。但Hara等的實驗發(fā)現(xiàn)給大鼠飼喂SCFA的混合物可以降低血液膽固醇水平,而乙酸是其中的有效成分,它可以抑制外周組織膽固醇的合成,但其具體的作用機制還不清楚。這顯示SCFA中降低血液膽固醇的成分是有爭議的,需要進一步的研究才能證實。體外實驗表明丙酸可能抑制膽固醇的合成,提高高密度脂蛋白膽固醇和甘油三脂;膳食中的丙酸還能降低血糖和胰島素水平,肝中的丙酸可以調(diào)節(jié)碳水化合物和脂肪的代謝。在反芻動物類,丙酸是合成葡萄糖的主要前體,而在人類,丙酸是在后腸發(fā)酵,目前尚未證明丙酸對人體的碳水化合物代謝有何顯著影響。而在瘤胃動物中,丙酸是主要的葡萄糖前體。有研究表明長期給予丙酸鹽可降低空腹血糖濃度,這可能與抑制肝臟釋放葡萄糖有關(guān)。2.3維持正常小鼠腸道組織的生長丁酸能被上皮細胞吸收利用,是人類結(jié)腸、盲腸上皮細胞最重要的能量來源,同時在促進細胞分化成熟、調(diào)節(jié)基因表達、維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和預防結(jié)腸癌發(fā)生等方面發(fā)揮良好的作用。它是正常結(jié)腸細胞生長的首先原料,可以通過穩(wěn)定DNA和修復損傷來促進正常細胞的形成。丁酸對于維持結(jié)腸粘膜的完整性,抵御諸如癌癥和潰瘍性結(jié)腸炎等疾病的發(fā)生等起著重要的作用。同時,丁酸對于結(jié)腸細胞的增值也是很重要的。丁酸是保護機體抵抗結(jié)腸癌的一個重要因素,不同水平的丁酸可以減少腫瘤細胞的生長,誘導癌細胞的分化,抑制腫瘤基因,誘導癌細胞凋亡。丁酸對粘膜還有營養(yǎng)作用,在主要的三種SCFA中,以丁酸對結(jié)腸細胞的營養(yǎng)作用最強。3結(jié)腸皮細胞增殖與黏膜生長總之,短鏈脂肪酸作為結(jié)腸厭氧微生