由肠道菌群发酵膳食纤维所产生的短链脂肪酸（SCFAs）如丁酸、丙酸、乙酸等，对我们的肠道乃至身体、大脑的健康都至关重要。

在SCFAs中，乙酸、丙酸、丁酸所占比重最大，为90%～95%，三者比例约为 3∶ 1∶ 1。

SCFAs在肠道产生后，在机体内发挥不同的作用：大量的丁酸被结肠黏膜细胞利用，为其提供能量；丙酸则多随门静脉血流到达肝脏，被肝脏吸收后可以抑制胆固醇的合成；乙酸可随门静脉血液进入全身循环，在肌肉、脾脏、心脏、大脑等地方参与各种代谢反应。这些作用使 SCFAs与多种疾病相关联，也让我们对一些疾病的发病机制有了新的认识。

SCFAs与肠道疾病

01 SCFAs与溃疡性结肠炎（UC）

溃疡性结肠炎是炎症性肠病的一种类型，主要影响结肠的黏膜及黏膜下层，患者常见的症状为血便和腹痛。许多研究显示，由于肠道菌群的改变引起的SCFAs变化也在疾病的发生、发展中起重要作用，SCFAs对溃疡性结肠炎的影响主要与以下几方面有关：

（1）丁酸的氧化异常会破坏肠黏膜，从而导致溃疡性结肠炎的发生。丁酸能为肠上皮细胞提供能量，维持细胞正常的生理功能，当丁酸的氧化发生异常时，肠黏膜细胞的能量代谢会受到影响，其正常的生理功能无法维持，黏膜的完整性受到破坏，通透性增加往往能导致疾病的发生。

（2）丁酸能够增强肠黏膜屏障功能，从而减轻溃疡性结肠炎的程度。肠道菌群、黏液层、肠道上皮细胞及细胞的紧密连接等因素共同构成了肠道防御屏障，肠道黏液层主要由黏蛋白2（MUC2）、三叶因子3（TFF3）、分泌型IgA等物质组成。有研究发现，丁酸能差异性地调控前列腺素（PG）的生成，使黏蛋白2在肠道上皮细胞中的表达增加 ，从而增强肠道的屏障功能，阻止疾病的发生。

（3）丁酸能促进炎症小体活化，从而促进肠上皮完整性。迄今为止，炎症小体途径被认为是促进肠上皮完整性的主要途径，SCFAs与结肠上皮细胞结合，刺激炎性小体活化 。

以上研究说明SCFAs能从多方面影响溃疡性结肠炎的发生、发展，在疾病进程中起重要作用。

02 SCFAs与结肠癌

结直肠癌是常见的消化道肿瘤之一，也是溃疡性结肠炎常见的并发症，我国的结直肠癌发病率呈逐年上升的趋势。有研究表明，丁酸能够减少结肠癌细胞的增殖并刺激癌细胞凋亡，对肿瘤的治疗发挥有益作用。

丁酸盐与前列腺素EP4受体表达之间的联系是维持肠道内平衡的重要因素，丁酸盐在结直肠组织中的浓度下降，或丁酸盐摄取减少，有可能导致早期结直肠癌的发展。

SCFAs与肥胖相关代谢性疾病

01 SCFAs与肥胖

肥胖是一种全球性的公共健康问题，随着经济发展，人们生活水平的提高，肥胖人口的比例整体呈现升高趋势。肥胖使机体的能量代谢和调节机制发生紊乱，导致 2 型糖尿病（T2DM）、非酒精性脂肪肝（NAFLD）等相关代谢性疾病，严重影响人体健康。

肥胖的发生、发展是由多种因素造成的，如不良的生活方式、遗传、神经和内分泌异常等，肠道菌群产生的SCFAs也在其中发挥着重要作用。

有研究发现，肥胖患者表现出与瘦者不同的肠道菌群组成，并且SCFAs与身体的脂肪分布和新生脂肪生成有关，乙酸、丙酸酯或其混合物的膳食补充剂，可以显著抑制高脂饮食引起的体重增加，因为补充的SCFAs能增加G蛋白耦联受体在脂肪组织中的表达，增加脂肪组织中甘油三酯的水解和游离脂肪酸的氧化，促进米色脂肪细胞和线粒体的生物合成以及抑制慢性炎症反应等，这些作用最终导致体重减少。动物实验及人体试验都表明，乙酸在能量消耗和脂肪利用的几个途径中发挥直接的调节作用。

02 SCFAs与2型糖尿病

2型糖尿病是一种糖、脂代谢紊乱的慢性代谢性疾病，主要表现是胰岛素抵抗和高血糖，它的危险因素包括肥胖、年龄、遗传、吸烟、久坐不动的生活方式与高血压病等 。研究发现，肠道菌群产生的SCFAs改变也与2型糖尿病相关，SCFAs能通过多种机制来影响体内葡萄糖的代谢：

（1）SCFAs能激活肠道 L 细胞上的 G 蛋白偶联受体，促进其产生胰高血糖素样肽-1 和多肽 YY，增加胰岛素的释放；

（2）SCFAs能降低肠道屏障的通透性和减少循环内毒素，从而减少炎症反应和氧化应激反应；

（3）SCFAs能上调肌肉和肝脏中的信号，通过葡萄糖转运蛋白增加胰岛素敏感性。

由此可见，SCFAs可通过多种方式参与糖代谢，随着对SCFAs作用机制研究的不断深入，SCFAs在预防和治疗2型糖尿病中的潜力将会被充分发掘，可为 治疗提供新的方向。

03 SCFAs与非酒精性脂肪肝

非酒精性脂肪肝（NAFLD）是除外酒精或其他确定的肝损伤因素所导致的肝损伤综合征，以弥漫性肝细胞脂肪变性为主要病理变化。非酒精性脂肪肝能进展成非酒精性脂肪性肝炎（NASH），最终进展为肝硬化和肝细胞癌，也是造成胰岛素抵抗、2型糖尿病、心血管疾病发生的危险因素。

门静脉是肝脏和肠道之间的桥梁，生理状态下在肠道内消化产生的各种营养物质、肠道菌群产生的各种信号分子如SCFAs等通过门静脉到达肝脏，对机体产生相应作用。研究发现，非酒精性脂肪肝患者肠道中双歧杆菌和乳杆菌的丰度降低，丙酸、丁酸等代谢产物的浓度降低以及乙酸与丙酸的比例增加。丙酸能抑制一些脂肪合成的限速酶如乙酰辅酶 A 羧化酶(ACC)、脂肪酸合成酶(FAS)、脂肪酸合酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)等抑制脂肪生成，减轻肝脏细胞的脂肪变性。

SCFAs与自闭症(ASD)

自闭症的主要表现为语言障碍、社会交往障碍、智能障碍、及兴趣范围狭窄和行为模式刻板的一种发育障碍，给家庭、社会带来了沉重的负担。自闭症的发生可能与遗传、免疫系统异常、神经内分泌和神经递质等因素相关。

自闭症患者的肠道微生物群和SCFAs的组成发生了变化。患者粪便中乙酸和丁酸盐含量较低，而丙戊酸含量较高。自闭症患者体内产生丁酸盐的主要类群（如：瘤胃球菌科、真杆菌科、拉氏藻科和丹毒杆菌科）的丰度降低。调节肠道微生物群，尤其是产生丁酸盐的细菌，可能是自闭症治疗的一个有希望的策略。

SCFAs在自闭症中的作用机制比较复杂，可能包括：

（1） 增加钙离子依赖的谷氨酸、5-羟色胺和多巴胺的释放，增加儿茶酚胺的合成；

（2）抑制GABA受体，活化特异性的SCFA-GPCＲ，提高谷氨酸受体的敏感性；

（3）增加细胞内酸化、导致线粒体功能障碍和缝隙连接的关闭，SCFAs通过这些不同的机制影响自闭症的发生、发展。因此对SCFAs的调控可能作为 ASD 治疗的新方向。

SCFAs与气道变应性炎症

气道变应性反应是哮喘发生、发展过程中的一种重要机制，有研究表明，高纤维饮食使SCFAs的循环水平升高，能抵抗肺部的变应性炎症反应；而低纤维饮食则使SCFAs的循环水平下降，增加肺部的变应性炎症反应。

SCFAs能通过“肠道－骨髓－肺”轴抑制变应性气道炎症，用高纤维饮食喂养的小鼠体内醋酸盐的水平增加，且过敏性气道疾病得到了显著抑制。通过对 SCFAs作用机制的进一步研究，可为控制哮喘的气道变应性炎症提供新的治疗思路。

展望：

综上所述，由肠道菌群发酵膳食纤维所产生的SCFAs与多种疾病相关，给医学科研提供一种新的研究方向，让我们对疾病的发病机制有更深入的了解，从而更有效地实现个体化治疗和精准医疗。

参考文献：

SHAO M, TAN W, LUO H. Progress of short-chain fatty acids in the pathogenesis of various diseases. Chin J Gastroenterol Hepatol, 2019, 8: 206. DOI: 10. 3969 / j. issn. 1006-5709.

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