短链脂肪酸对结肠功能有重要影响

中国食品报/2009年/7月/31日/第008版

微生态健康

●影响结肠防御屏障的组分●影响肠上皮细胞通透性●影响肠道上部的运动和饱腹感

短链脂肪酸对结肠功能有重要影响

复旦大学附属华东医院营养科徐丹凤孙建琴

短链脂肪酸(SCFAs) 是膳食纤维在结肠腔内经细菌发酵的产物，不仅是肠上皮细胞重要的能量来源，还可影响影响肠黏膜屏障和肠上皮细胞的通透性、氧化应激反应等，对结肠功能和健康具有重要的作用。但是也有一些动物和体外研究表明，较高浓度的短链脂肪酸对结肠的渗透性和敏感性有负面影响。

■肠内短链脂肪酸的生成

短链脂肪酸由1-6个碳原子组成，乙酸、丙酸和丁酸是肠内主要的短链脂肪酸，大多由膳食纤维在结肠腔内经细菌酵解生成，也有少量来自于膳食蛋白和内源性蛋白。

肠内短链脂肪酸产生的速率和数量取决于膳食纤维的溶解度、聚合度等化学特性。不溶性膳食纤维的可发酵性低，但可增加粪便的体积，减少结肠转运时间；可溶性膳食纤维的可发酵性很高，能在结肠内生成大量的短链脂肪酸。聚合度高的膳食纤维对糖化菌的发酵作用有更高的抵抗力，导致发酵的时间延长，远端结肠逐渐膨胀。在体内外均可生成大量短链脂肪酸的可发酵膳食纤维和化学改性膳食纤维包括低聚果糖、菊粉、发芽大麦食品、水解瓜尔胶、燕麦麸、玉米淀粉、异麦芽酮糖醇、葡萄糖酸等。

除了膳食纤维，其他物质通过不同的机制也可增加结肠内短链脂肪酸的浓度。例如:低聚糖——阿卡波糖可以增加进入结肠的淀粉数量；三丁酸甘油酯经胰腺和胃脂肪酶的水解后，也可增加丁酸的浓度；丁酸片剂可在回肠末端和近端结肠释放丁酸；还有一些是产丁酸的益生菌株，如溶纤维丁酸弧菌和丁酸梭菌。

由于近端结肠中碳水化合物含量较高，因此，分解糖类细菌的发酵作用主要发生在近端结肠，短链脂肪酸的浓度也高。远端结肠中可发酵的碳水化合物非常少，以蛋白发酵为主，短链脂肪酸的浓度亦下降。远端结肠还是潜在毒性代谢产物，如氨、含硫化合物、吲哚和苯酚的形成场所。由于远端结肠是溃疡性结肠炎、结肠癌等胃肠道病症的好发位置，因此，可以假设有毒代谢产物的产生和短链脂肪酸的缺乏是结肠发病的病因之一。

■短链脂肪酸对结肠功能的影响

1.丁酸与结肠防御屏障

除了对癌变、炎症和氧化应激起作用外，丁酸还可通过影响结肠防御屏障的组分，加强屏障的保护作用，防御肠道内抗原。

丁酸对结肠防御屏障组分的影响主要有促进上皮细胞迁移，诱导黏蛋白、三叶因子(TFFs)、活性转谷氨酰胺酶、抗菌肽和热休克蛋白(HSPs)。结肠防御屏障的一个重要组分是覆盖上皮的黏膜层，主要由黏蛋白和三叶因子组成。三叶因子有助于改善黏膜层的黏弹特性，减少炎症细胞的补充，并参与维护和修复肠道黏膜。转谷氨酰胺酶积极参与肠黏膜愈合，和溃疡性结肠炎炎症的严重程度相关。抗菌肽(如LL-37和防御素)可以保护胃肠黏膜，防御细菌的入侵和黏附，防止感染。热休克蛋白通过抑制炎症调制剂的产生，防御炎症，发挥保护作用。

此外，体外人结肠癌细胞株研究表明，丁酸通过增加细胞迁移率，在胃黏膜损伤后参与修复。而高效修复表面损伤和黏膜溃疡对于维护和重建上皮屏障十分重要。

2.丁酸与肠上皮细胞通透性

肠上皮细胞通透性作为肠道防御屏障的一个重要指标，已被广泛研究。在正常情况下，上皮细胞提供了一种高度选择性的屏障，防止有毒物质和炎性分子从外部环境进入到黏膜下层和体循环，通透性增加表示上皮屏障功能受损。

丁酸对肠道通透性的作用取决于其浓度和研究使用的模型或物种。有研究评估了丁酸在体内外对肠道的影响。低浓度时，丁酸诱导Cac02和HT29细胞株浓度依赖性的可逆的通透性降低，而在高浓度时，丁酸会增加Cac02细胞株的通透性。丁酸在人体内不同浓度时的作用仍有待评估。

3.短链脂肪酸与饱腹感

肠道中生成的短链脂肪酸还能影响肠道上部的运动和饱腹感。很多研究发现，通过促进短链脂肪酸的生成可能增加饱腹感。结肠黏膜中存在大量的内分泌L型细胞，它们分泌各种参与食欲调节的肽，如胰高血糖素样肽1(GLPl)、肽YY(PYY)和胃泌酸调节素。在大鼠体外上皮细胞中，丁酸可增加肽YY和胰高血糖素原的表达。在大鼠和家兔的离体结肠中，丁酸可增加肽YY的释放，而不影响胰高血糖素样肽1。大鼠结肠灌注短链脂肪酸可刺激肽YY释放。

有越来越多的证据表明，可发酵的膳食纤维对饱腹感的作用是通过结肠产生短链脂肪酸介导的。然而，多数证据来自动物研究，对人体的研究仍然有限。

4.短链脂肪酸可能的不利影响

少量研究表明，短链脂肪酸对肠黏膜有一些不利影响。短链脂肪酸过剩或蓄积可能对早产儿的肠道黏膜有毒性作用，也可能对新生儿坏死性小肠结肠炎的发病起作用。但仍需确定是否提高早产儿肠道内丁酸的水平，对肠黏膜有毒性作用。