Утворення коротколанцюгових жирних кислот мікробіотою кишечника та їх вплив на метаболізм людини

Дуглас Дж. Моррісон

Центр досліджень навколишнього середовища шотландських університетів, Університет Глазго, Східний Кілбрайд, Шотландія

Том Престон

АНОТАЦІЯ

Утворення SCFA є результатом складної взаємодії між дієтою та мікробіотою кишечника в середовищі просвіту кишечника. Відкриття рецепторів у цілому ряді типів клітин і тканин, для яких коротколанцюгові жирні кислоти SCFA є природними лігандами, призвело до підвищеного інтересу до SCFA як сигнальних молекул між мікробіотою кишечника та господарем. SCFA представляють основний потік вуглецю з раціону через мікробіоти кишечника до господаря, і з'являються докази регулюючої ролі SCFA у місцевому, посередницькому та периферичному метаболізмі. Однак відсутність добре розроблених та контрольованих досліджень на людях перешкоджає нашому розумінню значення SCFA у метаболічному здоров'ї людини. Цей огляд має на меті об’єднати останні результати щодо ролі SCFA в метаболізмі людини, щоб підкреслити багатогранну роль SCFA у різних метаболічних системах.

Вступ

Виробництво SCFA мікробіотою кишечника

SCFA виробляються головним чином шляхом сахаролітичного бродіння вуглеводів, які уникають травлення та всмоктування в тонкому кишечнику, а шляхи виробництва SCFA відносно добре вивчені 4 і нещодавно детально описані. 5 Основними продуктами є форміат, ацетат, пропіонат та бутират. Лактат також є основною органічною кислотою, що отримується в результаті ферментації вибраних, часто швидко ферментованих НДК. 6 Відносно незначні кількості жирних кислот з розгалуженим ланцюгом також виробляються, головним чином, шляхом ферментації амінокислот з розгалуженим ланцюгом, отриманих з білка. 7 Амінокислотне бродіння може також сприяти виникненню SCFA, головним чином за рахунок виробництва ацетату та пропіонату. Порівняно мало відомо про роль формату в кишечнику. Він пов’язаний з метаногенезом і, як видається, підвищений при запальних станах. 8,9 Лактат також може далі метаболізуватися до ацетату, пропіонату та бутирату за допомогою ряду організмів, що перехресно годують. 10-12

Місце виробництва SCFA та біологічний градієнт від просвіту кишки до периферії

Існує сильний біологічний градієнт для кожного SCFA від просвіту кишечника до периферії, що призводить до різного впливу SCFA на клітини та тканини (рис. 1). Основна робота постраждалих від раптової смерті вперше висвітлила значне зниження рівня бутирату щодо ацетату та пропіонату в епітелії кишечника, а також значне зменшення вмісту пропіонату щодо ацетату в печінці у людей. 29 Це також спостерігалося нещодавно при дослідженнях стабільного ізотопного потоку у людини, де печінкова здатність використовувати SCFA врівноважує вироблення SCFA в кишечнику, що призводить до незначного виведення спланхнічного пропіонату та бутирату. 30,31 Ці спостереження дозволяють припустити, що роль SCFA слід враховувати в кожному типі клітин або тканин у межах цього біологічного градієнта. Взаємодія між використанням епітелію та цілісністю, використанням спланхніки та периферичною доступністю вимагає розмежування, щоб визначити, чи підвищена продукція всіх SCFA або селективне збільшення окремих SCFA у певних тканинах визначає деякі спостережувані метаболічні ефекти.