短链脂肪酸对结肠功能有重要影响

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。

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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。