短鏈脂肪酸的作用及其調(diào)控機(jī)理

劉 虎 任 傲 方熱軍

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410128）

短鏈脂肪酸的作用及其調(diào)控機(jī)理

劉 虎 任 傲 方熱軍*

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410128）

院短鏈脂肪酸在動(dòng)物機(jī)體中發(fā)揮著越來越重要的作用，其調(diào)控機(jī)理也日漸清晰，本文就短鏈脂肪酸的作用及其調(diào)控機(jī)理進(jìn)行簡要綜述。

院短鏈脂肪酸；調(diào)控機(jī)理；作用

脂肪酸被國際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（The International Union of Pure and App lied Chem istry,IUPAC）定義為帶脂肪族特征的羧酸，根據(jù)其含碳數(shù)可以分為以下三類，6個(gè)碳原子以下的為短鏈脂肪酸（short chain fatty acid，SCFA），6～12個(gè)碳原子的為中鏈脂肪酸（Med ium chain fatty acid,MCFA），12個(gè)碳原子以上的為長鏈脂肪酸（Long chain fatty acid,LCFA）[1-2]。

短鏈脂肪酸又稱揮發(fā)性脂肪酸（Volatile fatty acids, VFA），是腸道微生物發(fā)酵日糧纖維的終產(chǎn)物，主要包括乙酸、丙酸和丁酸及其鹽類，在動(dòng)物機(jī)體中均發(fā)揮著重要作用。

1短鏈脂肪酸的作用簡介

短鏈脂肪酸（SCFA）不僅可以作為營養(yǎng)物質(zhì)提供能量，而且具有重要的生理調(diào)控作用，如調(diào)控細(xì)胞的增殖與分化、細(xì)胞凋亡、免疫反應(yīng)、營養(yǎng)物質(zhì)吸收和脂類代謝等[3-5]。Rabbani等[6]發(fā)現(xiàn)灌注短鏈脂肪酸后能減少結(jié)腸中的水分分泌，減少程度為丁酸＞丙酸＞乙酸；同時(shí)短鏈脂肪酸對(duì)Na+、K+、Cl-、HCO3-的分泌有抑制或促進(jìn)作用，研究表明短鏈脂肪酸的所有種類均對(duì)炎性反應(yīng)有一定的治療作用，它們能減少IL-6蛋白從培養(yǎng)器官中釋放，但其作用效果存在差異，丙酸＝丁酸＞乙酸[7]。Monica等[8]發(fā)現(xiàn)丁酸具有抗惡性腫瘤細(xì)胞增殖的作用，并且對(duì)正常上皮細(xì)胞的生長沒有不良影響。乙酸可以作為合成膽固醇的底物，而Hara等發(fā)現(xiàn)丙酸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等的含量[9,10]。

2短鏈脂肪酸的調(diào)控機(jī)理

短鏈脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)體主要是SLC5A8，G蛋白受體中的GPRG41、GPR43和GPR109A均可以通過介導(dǎo)短鏈脂肪酸而對(duì)機(jī)體發(fā)揮重要的生理作用。

2.1 SLC5A8轉(zhuǎn)運(yùn)體的調(diào)控

SLC5A8是Na+/葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族成員，是Na+耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)短鏈脂肪酸的重要載體，廣泛分布于甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞的頂側(cè)膜、回腸末端和整段大腸的刷狀緣膜以及腎皮質(zhì)和髓質(zhì)等部位，并在結(jié)腸末端和直腸高表達(dá)，最初被認(rèn)為是腫瘤抑制劑，可通過DNA甲基化抑制結(jié)腸癌[11-12]。丁酸是結(jié)腸微生物發(fā)酵的產(chǎn)物，是組氨酸乙酰化酶（HDAC）的抑制劑，而HDAC抑制劑是一個(gè)有效的抗癌物質(zhì)[13]，SLC5A8在結(jié)腸細(xì)胞頂端膜上表達(dá)，在腸腔內(nèi)可以獲得丁酸[14]。丁酸可通過組蛋白乙?；淖饔枚绊懠?xì)胞的增生，下調(diào)抗增殖基因和上調(diào)促凋亡基因而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Thangaraju等[15]報(bào)道必須要有丁酸存在才能使SLC5A8表達(dá)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。有研究用SLC5A8轉(zhuǎn)運(yùn)HDAC抑制劑（丁酸、丙酸）去免疫細(xì)胞，并檢測被免疫細(xì)胞功能所受的影響；結(jié)果表明，丁酸和丙酸阻斷骨髓干細(xì)胞生成樹突細(xì)胞，并對(duì)SLC5A8產(chǎn)生依賴，丁酸同樣抑制 T細(xì)胞增生[16-17]。SLC5A8編碼蛋白的功能受pH值影響較大，當(dāng)pH＜6.5時(shí)，SLC5A8對(duì)丙酸鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)性隨著pH值的升高而增加；當(dāng)6.5≤pH≤9.0時(shí)，SLC5A8的轉(zhuǎn)運(yùn)活性趨于動(dòng)態(tài)平衡，并達(dá)到峰值[18]。

2.2 GPR43受體調(diào)控

GPR43（又稱free fatty acid recep tor2，簡稱FFAR2）是結(jié)腸中細(xì)胞表面高蛋白受體，由短鏈脂肪酸激活，其主要成分是乙酸和丙酸[19,20]。短鏈脂肪酸激活GPR43信號(hào)后，GPR43又在調(diào)節(jié)動(dòng)物食欲、體液分泌和電解質(zhì)平衡及炎癥抑制等方面扮演了重要的角色[21-24]，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加，抑制cAMP的產(chǎn)生，促進(jìn)信號(hào)調(diào)節(jié)激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。GPR43信號(hào)更有利于宿主的免疫應(yīng)答，GPR43的表達(dá)還可以明顯降低結(jié)腸癌的發(fā)病率，但是目前短鏈脂肪酸通過激活GPR43后，對(duì)G蛋白家族的雙耦合機(jī)制尚不清晰。眾多研究表明，在脂肪細(xì)胞中，GPR43通過與G蛋白偶聯(lián)能抑制脂類的分解，同時(shí)還能夠刺激脂肪組織分泌瘦素。Maslowski等[24]發(fā)現(xiàn)GPR43缺陷小鼠在患有結(jié)腸炎、哮喘和關(guān)節(jié)炎模型下會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，結(jié)果表明短鏈脂肪酸與GPR43相互作用可以發(fā)揮抗炎癥作用。Sina等發(fā)現(xiàn)GPR43基因敲除小鼠在患有結(jié)腸炎的惡劣條件下比野生型小鼠早死亡，但可降低組織損傷和炎癥細(xì)胞滲透，表明GPR43受體在白細(xì)胞募集炎癥反應(yīng)單位中具有重要作用。

2.3 GPR41受體調(diào)控

GPR41（又稱free fatty acid recep tor3，簡稱FFAR3）主要由丙酸、丁酸和戊酸激活，在人的骨骼肌組織、脂肪組織、肝臟組織中均有表達(dá)。短鏈脂肪酸通過調(diào)節(jié)GPR41來促進(jìn)交感神經(jīng)釋放去甲腎上腺素，引起交感神經(jīng)興奮從而提高動(dòng)物心率和增加動(dòng)物采食后的熱增耗。Kimura等發(fā)現(xiàn)短鏈脂肪酸與GPR41受體相互作用會(huì)受到酮體的抑制，具體表現(xiàn)為降低交感神經(jīng)興奮性。Xiong等報(bào)道增加GPR41表達(dá)時(shí)，丙酸刺激瘦素的能力同樣增加，而當(dāng)用siRNA干擾GPR41后，這種效應(yīng)則停止，口服丙酸鹽后可使老鼠體內(nèi)瘦素較正常水平增加兩倍。Soliman等利用乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽處理牛分化的脂肪組織能增加瘦素mRNA的表達(dá)水平，但用百日咳毒素和長鏈脂肪酸預(yù)先處理細(xì)胞后，乙酸鹽刺激瘦素的效應(yīng)消失，牛血漿瘦素水平是通過長鏈脂肪酸和短鏈脂肪酸反向調(diào)控的，短時(shí)靜脈注射丙酸，可引起山羊皮下組織GPR41受體的m RNA表達(dá)升高，說明GPR41受短鏈脂肪酸調(diào)控參與脂肪酸的吸收，并調(diào)節(jié)機(jī)體的能量平衡狀態(tài)。

2.4 GPR109A受體調(diào)控

GPR109A（Hyd roxyl carboxylic acid recep tor 2，簡稱HCA2）不僅在巨噬細(xì)胞中表達(dá)，而且還在脂肪細(xì)胞中表達(dá)。Tunaru S和Wise A同時(shí)發(fā)現(xiàn)煙酸在脂肪細(xì)胞內(nèi)能激發(fā)GPR109A的抗脂解作用，這主要是由于GPR109A基因抑制腺苷酸環(huán)化酶所引起的。Laurell等研究表明用同位素標(biāo)記法給大鼠注射C14標(biāo)記的游離脂肪酸后，很快C14會(huì)以酯類脂肪酸的形式在血漿中出現(xiàn)，進(jìn)一步靜脈注射C14標(biāo)記的游離脂肪酸，會(huì)發(fā)現(xiàn)被標(biāo)記的脂肪酸會(huì)很快整合到肝臟的甘油三酰基中，并在注射后15分鐘到達(dá)最大值。Taggart等證實(shí)β-D羥基丁酸酯（主要的胴體）作為GPR109A生理性激動(dòng)劑，相同研究證實(shí)丁酸在GPR109A基因中發(fā)揮重要的生理功能。

3小結(jié)

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)短鏈脂肪酸在動(dòng)物生產(chǎn)中具有重要作用，而掌握短鏈脂肪酸在機(jī)體內(nèi)的調(diào)控，對(duì)進(jìn)一步了解脂肪酸具有重要意義。目前，對(duì)短鏈脂肪酸的調(diào)控還有很多謎團(tuán)亟待破解，如混合短鏈脂肪酸相互作用、短鏈脂肪酸及其調(diào)控機(jī)制以及對(duì)畜產(chǎn)品的影響等諸多方面均有待進(jìn)一步研究。

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院S816.2，Q547

院A

院1673-4645（2015）11-0055-03

10.16174/j.cnki.115435.2015.11.019

2015-09-07

劉虎（1992-），湖南益陽人，碩士在讀，專業(yè)為動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)，E-mail：1511140674@163.com*

方熱軍，E-m ail：fang rj63@126.com