微生物短链脂肪酸宿主轴全面解析 .pdfVIP

腔肠动物具有围绕肠道和其他器官的内部体腔，并与多种肠道细菌

和其他微生物共同进化，共同称为肠道微生物群。微生物代谢产物有

助于宿主的进化适应性，促进宿主与微生物群之间的互利关系。

在宿主微生物代谢轴内，多个细菌基因组可以调节代谢反应，从而导

致微生物组和宿主基因组对底物进行组合代谢，例如产生宿主需要的

胆汁酸、胆碱和短链脂肪酸（SCFA），今天小维就着重为大家介绍

下微生物-短链脂肪酸-宿主轴。

1.基本介绍：什么是短链脂肪酸

短链脂肪酸（shortchainfattyacid，SCFA）是含1～6个碳原

子的有机羧酸，又称挥发性脂肪酸（Volatilefattyacids,VFA），在

低pH环境下能抑制某些细菌的增殖来维持微生物群稳定。SCFAs

主要包含乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸、异戊酸和己酸等。

SCFAs浓度随肠道长度变化而变化，人盲肠和近端结肠中SCFAs浓

度高（约为120mmol/L），远端结肠中SCFAs浓度有所下降（约

为90mmol/L），猪近端结肠中SCFAs浓度（70～140mmol/L）

高于远端结肠（20～70mmol/L），但这取决于饲粮中纤维的摄入

量。肠道内SCFAs浓度主要取决于肠道微生物群组成、饲粮的纤维

含量、饲料在肠道内的消化时间以及宿主与微生物的代谢通量。

人体不同组织短链脂肪酸水平

2.微生物与短链脂肪酸：微生物如何代谢产生短链脂肪酸？

90%SCFAs是由肠道不消化的碳水化合物经细菌发酵而产生，余下

部分则是由饮食摄入和蛋白质等代谢产生。短链脂肪酸具体是如何产

生的呢？碳水化合物首先被细菌水解并利用，产生中间产物，包括单

糖和寡糖分子、乳酸、乙醇、琥珀酸等有机酸。细菌继续发酵中间产

物，产生代谢终产物短链脂肪酸。

由于参与丁酸合成的酶（如丁酰辅酶A脱氢酶、丁酰辅酶A转移酶

和丁酸激酶）在肠道微生物群中广泛存在，所以能够产生丁酸的细菌

有很多，如放线菌、拟杆菌、梭杆菌、变形杆菌、螺旋体和嗜热菌等

均是丁酸的生产者。除了丁酸以外，其他SCFAs主要由双歧杆菌等

细菌产生。常见产SCFASs细菌包括:拟杆菌属、梭菌属、双歧杆菌

属、真杆菌属、链球菌属、消化链球菌属等。

3.短链脂肪酸与宿主：短链脂肪酸对宿主生理调控作用

作为肠道微生物菌群产生的非直接营养物质，短链脂肪酸（SCFA）

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、能量代谢、营养物质吸收和脂类代谢等。丁酸能促进肠道上

皮细胞的生长和功能的完善，且对肠道细胞的生长提供能量；丙酸主

要被肝脏吸收利用；乙酸大部分进入外周循环，被心肌、骨骼肌和外

周组织代谢利用。甲酸也是发酵产物，但很容易被细菌的脱羧酶、氧

化还原酶和氢化酶代谢，分解生成肠道中主要的气体成分氢气和二氧

化碳。接下来小维通过文章带大家了解微生物-短链脂肪酸-宿主研

究。

3.1动物疾病

宿主肠道与微生物群间的相互作用对维持和实现机体稳态是至关重

要的，当肠道内动态平衡紊乱时，宿主就会发生炎症反应，进而引发

疾病。因此，肠道健康发育是保障动物生长及发挥潜在生产性能的关

键，其中SCFAs扮演着重要角色。

有研究发现在仔猪饲料中添加丁酸钠，显著降低了血清TNF-α和IL-6

的水平，降低了肠道NF-κB的核内功能，同时也改善了肠道菌群，

抑制了有害细菌的生长。哺乳动物发生腹水时,肠道菌群发生紊乱,

从而引起肠道中SCFAs浓度降低,肠道黏膜屏障进一步受损,导致有

害菌及脂多糖易位,进一步加速腹水的产生。因此,肠道菌群紊乱引

起的脂多糖和SCFA含量改变可能在鸡腹水综合征（AS）发生时发

挥重要作用。

研究背景：

多种微生物群落分布在人体的各个部位。绝大多数微生物是生活在肠

道中的细菌，估计有100万亿，是人体所有体细胞和生殖细胞的10

倍。基于目前的16S和宏基因组序列数据，肠道菌群对能量产生和

代谢相关的基因高度富集。这些发现表明，微生物群有助于促进宿主

从饮食中提取热量的能力，但基于序列的数据通过研究功能的实验来

验证。

研究思路：

结果展示：

微生物组调控基因和蛋白差异表达KEGG富集分析

CONV-R小鼠和菌群移植、产生丁酸的细菌定值的GF小鼠细胞中

ATP水平

研究结果：