近年来，“大食物观”、“个性化营养”、“膳食干预”等成为关注热点，这种健康理念与宣传的更迭影响着人们的食品消费导向。大量“精细化营养”的摄入往往离不开人体肠道的吸收转运。众所周知，肠道微生态的平衡是人体健康的基础，比如肠道中有害菌数量的增加，会竞争性抑制有益菌的定植，同时产生的脂多糖（LPS）会破坏肠道屏障，进而影响肠受体对物质的吸收转运。短链脂肪酸（SCFAs）作为肠道内源性产物，它的产生和研究是揭示人体健康命运的新征程。

SCFAs是由厌氧菌等肠道微生物代谢纤维或碳水化合物所产生的一组由六个或以下碳原子组成的饱和易挥发脂肪酸。肠道中的SCFAs主要是乙酸、丙酸和丁酸。以往多项研究表明，SCFAs拥有参与机体代谢、调节生物功能和维持宿主健康稳态等功能。通过了解SCFAs在肠道微生物代谢中的作用和机制，可以更好地理解肠道健康与整体健康之间的联系，为预防和治疗相关疾病提供新思路。

一、短链脂肪酸的膳食来源

SCFAs直接膳食来源包括牛奶、黄油和奶酪等乳制品（表 1）达到每100g含0.1--10g。SCFAs是在乳制品发酵过程中产生的，它对乳制品的风味、香气和营养成分有重要影响。这一点也充分证明了，发酵产物不仅有利于肠道健康，而且还能够作为肠道细胞的能量来源。此外，一些植物油也含有SCFAs。

表1 短链脂肪酸的直接食物来源

尽管SCFAs可以通过直接膳食来源在肠道中快速氧化吸收，但大多数SCFAs是通过微生物发酵水果、蔬菜（尤其是根茎类蔬菜）和豆类中的膳食纤维来间接获得。在结肠发酵过程中主要以糖为底物合成SCFAs、碳链延伸途径合成SCFAs；这个过程是利用糖苷水解酶及肠道菌群将膳食纤维降解为单糖（戊糖和己糖），并通过糖酵解或戊糖磷酸途径生成SCFAs，肠道益生菌也可以利用肠道气体来产生特定SCFAs。特别是那些含有抗性淀粉和不可消化碳水化合物的食物，可以显著促进肠道微生物群产生乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸。

可溶性纤维（如低聚果糖）是市面上较为常见的植物型发酵底物，也被称为益生元，它可以选择性地刺激共生细菌的生长和活性，从而为宿主带来健康益处[1]。直接摄入功能性食品（如酸奶）可以有效提高宿主肠道菌群的丰度。从而达到协同效应[2]。尽管如此，益生元的摄入量是值得注意的，在前期的文章中曾介绍了“菊粉诱发过敏反应？关于菊粉利与弊的讨论”，其中重点表明：膳食纤维/益生元过度摄入会造成肠道菌群的失衡和机体炎症反应。

二、SCFAs在代谢疾病中的作用与机制

在人体中大部分内源性SCFAs来自肠道微生物对膳食纤维的发酵底物，而摄入外源性SCFAs会在肠道内迅速被吸收和氧化。（图1）许多研究表明，SCFAs对代谢疾病（肥胖、糖尿病和肝病）的影响是不可忽视的，比如常见的乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，能够借助GPR41和GPR43、FFAR2和FFAR3等受体发挥作用，这些受体的激活能够调控细胞内信号通路，在维持正常生理机能和影响代谢健康方面起着至关重要的作用。

图1 SCFAs对代谢性疾病的影响概述

1、SCFAs在改善肥胖方面的作用

在改善肥胖方面，SCFAs通过增强葡萄糖代谢、胰岛素代谢、脂质积累和脂肪氧化来改善代谢健康（图2）。特别是乙酸盐，已有研究发现它能够通过调节中枢和外周机制对肥胖产生积极影响。乙酸盐能够增加空腹脂肪氧化，空腹肽YY（PYY，一种能够抑制食欲的激素）水平、调节餐后葡萄糖和胰岛素浓度。SCFAs改善肥胖的作用机制：第一，SCFAs由脂肪酸受体介导，作用于脂肪形成和褐变，调节脂肪组织中的胰岛素敏感性；第二，SCFAs激活AMPK通路调节肝脏和骨骼肌的葡萄糖摄取和脂肪酸氧化；第三，SCFAs通过上调胰岛β细胞cAMP和IP3通路诱导胰岛素分泌；第四，SCFAs增加肠促胰岛素分泌，如PYY和胰高血糖素样肽-1 (GLP-1)；通过减缓肠道运动、降低胃排空和提高胰岛素敏感性来增加饱腹感。

图2 SCFAs的作用机制

2、SCFAs在调节2型糖尿病方面的作用

在调节2型糖尿病（T2D）方面，肠道中SCFAs丁酸盐的产生与胰岛素敏感性的提高有关，而丙酸盐的产生或吸收与健康个体中T2D风险的增加有关。另有研究表明，与对照组相比，接受抗糖尿病药物治疗患者的血清SCFAs水平有显著改善，表明SCFAs与抗糖尿病药物治疗糖尿病的疗效之间存在潜在的相互作用。SCFAs调节T2D的作用机制为：第一，SCFAs可以促进肠道中胰岛素释放，并在肝脏和其他组织中促进胰岛素信号传导，从而提高身体对胰岛素的敏感性；第二，SCFAs可以减少肝脏糖异生，并促进肌肉和脂肪细胞对葡萄糖的摄取和利用，从而有助于维持正常的血糖水平。其中SCFAs对血糖的影响可能与胰岛β细胞分泌胰岛素有直接关系；第三，SCFAs具有抗炎作用，可能通过调节免疫系统和减少炎症介质的释放来减轻糖尿病患者的慢性炎症状态；第四，SCFAs可能通过影响胃肠道激素的分泌和中枢神经系统的信号传导来调节食欲和体重，从而有助于控制糖尿病患者的体重和调节胰岛素抵抗。

3、SCFAs在保护心脑血管方面的作用

在保护心脑血管方面，SCFAs可以通过抑制氧化应激来保护心脏功能，减轻心肌重塑，并提高抗氧化防御。其作用机制为：第一，SCFAs可以抑制泡沫细胞的形成和单核细胞的浸润，减少内皮细胞产生的促炎细胞因子，从而逆转内皮功能障碍；第二，SCFAs还可以通过抑制核因子-κB（NF-κB）介导的途径和减少促炎细胞因子的产生，延缓动脉粥样硬化的进展，增加斑块的稳定性（图3）。

图3 SCFAs下调JNK，p38和NF-κB通路以减轻促炎症作用

4、SCFAs在调控肝脏疾病方面的作用

在调控肝脏疾病方面，SCFAs可以治疗酒精性肝炎、脂肪肝和由肥胖引起的肝脏脂肪变性。其作用机制为：第一，SCFAs可以通过抑制尿酸氧化酶活性来改善代谢紊乱和脂肪肝；第二，SCFAs还可以通过激活自噬通路和调节脂质代谢来保护肝脏健康；第三，SCFAs的摄入可以促使脂肪组织和肝脏从脂质合成转向脂质氧化，从而减少肝内三酰甘油的积累。

三、总结与展望

SCFAs不仅是肠道微生物的代谢产物，同时也是机体健康的调节剂，其在调节脂肪代谢、免疫调控和降低炎症等方面具有突出表现，这使得膳食、肠道菌群和人体健康之间复杂的交互关系联系在一起，比如脑-肠轴、肝-肠轴、肠-肾轴等。

肠道菌群是一个人体被遗忘的功能器官，同时也是人体健康的基础。来源于《Nature Reviews Microbiology》的一组数据：肠道菌群影响人体70%的免疫力，排除80%的毒素，消化吸收95%的营养物质[3]。足以显现出肠道菌群对人类健康影响的重要性。日常生活中，通过补充SCFAs前体食物可以有效影响肠源性SCFAs，选择性促进肠道益生菌的生长和肠道微生态平衡。因此，通过以肠道微生物为中心的精准营养干预从而调控SCFAs有望成为新的疾病干预方法。

作者简介

李进军 研究员

参考文献

[1] Huang X, Chen Q, Fan Y, et al. Fructooligosaccharides attenuate non-alcoholic fatty liver disease by remodeling gut microbiota and association with lipid metabolism[J]. Biomed Pharmacother. 2023:159:114300.  

doi: 10.1016/j.biopha.2023.114300.

[2] Yu J, Guo H, Sun M, et al. Milk fermented by combined starter cultures comprising three Lactobacillus strains exerts an alleviating effect on loperamide-induced constipation in BALB/c mice[J]. Food & function,2023;14(11):5264-5276.

 doi: 10.1039/d3fo00222e.

[3] Fan Y, Pedersen O, Gut microbiota in human metabolic health and disease[J]. Nat Rev Microbiol. 2021:55–71. 

doi:10.1038/s41579-020-0433-9.

[4] Tao Z P, Wang Y. The health benefits of dietary shortchain fatty acids in metabolic diseases[J]. Crit Rev Food Sci Nutr. 2024:1-14. 

doi:10.1080/10408398.2023.2297811.