短链脂肪酸的作用及其调控机理

刘 虎 任 傲 方热军

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128）

短链脂肪酸的作用及其调控机理

刘 虎 任 傲 方热军*

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128）

院短链脂肪酸在动物机体中发挥着越来越重要的作用，其调控机理也日渐清晰，本文就短链脂肪酸的作用及其调控机理进行简要综述。

院短链脂肪酸；调控机理；作用

脂肪酸被国际理论和应用化学联合会（The International Union of Pure and App lied Chem istry,IUPAC）定义为带脂肪族特征的羧酸，根据其含碳数可以分为以下三类，6个碳原子以下的为短链脂肪酸（short chain fatty acid，SCFA），6～12个碳原子的为中链脂肪酸（Med ium chain fatty acid,MCFA），12个碳原子以上的为长链脂肪酸（Long chain fatty acid,LCFA）[1-2]。

短链脂肪酸又称挥发性脂肪酸（Volatile fatty acids, VFA），是肠道微生物发酵日粮纤维的终产物，主要包括乙酸、丙酸和丁酸及其盐类，在动物机体中均发挥着重要作用。

1短链脂肪酸的作用简介

短链脂肪酸（SCFA）不仅可以作为营养物质提供能量，而且具有重要的生理调控作用，如调控细胞的增殖与分化、细胞凋亡、免疫反应、营养物质吸收和脂类代谢等[3-5]。Rabbani等[6]发现灌注短链脂肪酸后能减少结肠中的水分分泌，减少程度为丁酸＞丙酸＞乙酸；同时短链脂肪酸对Na+、K+、Cl-、HCO3-的分泌有抑制或促进作用，研究表明短链脂肪酸的所有种类均对炎性反应有一定的治疗作用，它们能减少IL-6蛋白从培养器官中释放，但其作用效果存在差异，丙酸＝丁酸＞乙酸[7]。Monica等[8]发现丁酸具有抗恶性肿瘤细胞增殖的作用，并且对正常上皮细胞的生长没有不良影响。乙酸可以作为合成胆固醇的底物，而Hara等发现丙酸能抑制胆固醇的合成，提高高密度脂蛋白胆固醇和甘油三脂等的含量[9,10]。

2短链脂肪酸的调控机理

短链脂肪酸的转运体主要是SLC5A8，G蛋白受体中的GPRG41、GPR43和GPR109A均可以通过介导短链脂肪酸而对机体发挥重要的生理作用。

2.1 SLC5A8转运体的调控

SLC5A8是Na+/葡萄糖共转运蛋白家族成员，是Na+耦联转运短链脂肪酸的重要载体，广泛分布于甲状腺滤泡上皮细胞的顶侧膜、回肠末端和整段大肠的刷状缘膜以及肾皮质和髓质等部位，并在结肠末端和直肠高表达，最初被认为是肿瘤抑制剂，可通过DNA甲基化抑制结肠癌[11-12]。丁酸是结肠微生物发酵的产物，是组氨酸乙酰化酶（HDAC）的抑制剂，而HDAC抑制剂是一个有效的抗癌物质[13]，SLC5A8在结肠细胞顶端膜上表达，在肠腔内可以获得丁酸[14]。丁酸可通过组蛋白乙酰化的作用而影响细胞的增生，下调抗增殖基因和上调促凋亡基因而促进细胞凋亡。Thangaraju等[15]报道必须要有丁酸存在才能使SLC5A8表达诱导细胞凋亡。有研究用SLC5A8转运HDAC抑制剂（丁酸、丙酸）去免疫细胞，并检测被免疫细胞功能所受的影响；结果表明，丁酸和丙酸阻断骨髓干细胞生成树突细胞，并对SLC5A8产生依赖，丁酸同样抑制 T细胞增生[16-17]。SLC5A8编码蛋白的功能受pH值影响较大，当pH＜6.5时，SLC5A8对丙酸盐的转运性随着pH值的升高而增加；当6.5≤pH≤9.0时，SLC5A8的转运活性趋于动态平衡，并达到峰值[18]。

2.2 GPR43受体调控

GPR43（又称free fatty acid recep tor2，简称FFAR2）是结肠中细胞表面高蛋白受体，由短链脂肪酸激活，其主要成分是乙酸和丙酸[19,20]。短链脂肪酸激活GPR43信号后，GPR43又在调节动物食欲、体液分泌和电解质平衡及炎症抑制等方面扮演了重要的角色[21-24]，诱导细胞内Ca2+浓度增加，抑制cAMP的产生，促进信号调节激酶的级联反应。GPR43信号更有利于宿主的免疫应答，GPR43的表达还可以明显降低结肠癌的发病率，但是目前短链脂肪酸通过激活GPR43后，对G蛋白家族的双耦合机制尚不清晰。众多研究表明，在脂肪细胞中，GPR43通过与G蛋白偶联能抑制脂类的分解，同时还能够刺激脂肪组织分泌瘦素。Maslowski等[24]发现GPR43缺陷小鼠在患有结肠炎、哮喘和关节炎模型下会发生更严重的炎症反应，结果表明短链脂肪酸与GPR43相互作用可以发挥抗炎症作用。Sina等发现GPR43基因敲除小鼠在患有结肠炎的恶劣条件下比野生型小鼠早死亡，但可降低组织损伤和炎症细胞渗透，表明GPR43受体在白细胞募集炎症反应单位中具有重要作用。

2.3 GPR41受体调控

GPR41（又称free fatty acid recep tor3，简称FFAR3）主要由丙酸、丁酸和戊酸激活，在人的骨骼肌组织、脂肪组织、肝脏组织中均有表达。短链脂肪酸通过调节GPR41来促进交感神经释放去甲肾上腺素，引起交感神经兴奋从而提高动物心率和增加动物采食后的热增耗。Kimura等发现短链脂肪酸与GPR41受体相互作用会受到酮体的抑制，具体表现为降低交感神经兴奋性。Xiong等报道增加GPR41表达时，丙酸刺激瘦素的能力同样增加，而当用siRNA干扰GPR41后，这种效应则停止，口服丙酸盐后可使老鼠体内瘦素较正常水平增加两倍。Soliman等利用乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐处理牛分化的脂肪组织能增加瘦素mRNA的表达水平，但用百日咳毒素和长链脂肪酸预先处理细胞后，乙酸盐刺激瘦素的效应消失，牛血浆瘦素水平是通过长链脂肪酸和短链脂肪酸反向调控的，短时静脉注射丙酸，可引起山羊皮下组织GPR41受体的m RNA表达升高，说明GPR41受短链脂肪酸调控参与脂肪酸的吸收，并调节机体的能量平衡状态。

2.4 GPR109A受体调控

GPR109A（Hyd roxyl carboxylic acid recep tor 2，简称HCA2）不仅在巨噬细胞中表达，而且还在脂肪细胞中表达。Tunaru S和Wise A同时发现烟酸在脂肪细胞内能激发GPR109A的抗脂解作用，这主要是由于GPR109A基因抑制腺苷酸环化酶所引起的。Laurell等研究表明用同位素标记法给大鼠注射C14标记的游离脂肪酸后，很快C14会以酯类脂肪酸的形式在血浆中出现，进一步静脉注射C14标记的游离脂肪酸，会发现被标记的脂肪酸会很快整合到肝脏的甘油三酰基中，并在注射后15分钟到达最大值。Taggart等证实β-D羟基丁酸酯（主要的胴体）作为GPR109A生理性激动剂，相同研究证实丁酸在GPR109A基因中发挥重要的生理功能。

3小结

越来越多的研究发现短链脂肪酸在动物生产中具有重要作用，而掌握短链脂肪酸在机体内的调控，对进一步了解脂肪酸具有重要意义。目前，对短链脂肪酸的调控还有很多谜团亟待破解，如混合短链脂肪酸相互作用、短链脂肪酸及其调控机制以及对畜产品的影响等诸多方面均有待进一步研究。

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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

刘虎（1992-），湖南益阳人，硕士在读，专业为动物营养与饲料科学，E-mail：1511140674@163.com*

方热军，E-m ail：fang rj63@126.com