謝飛 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
正丁酸又稱酪酸，為脂肪族飽和一元梭酸，分子式C4HSOZ，化學(xué)結(jié)構(gòu)式CH3CHZCHZCOOH，相對分子質(zhì)量88.10，熔點一4.5℃，沸點165.5℃，為無色至淺黃色透明油狀液體，具有濃烈的奶油、干酪般的不愉快氣息。
獸醫(yī)研究發(fā)現(xiàn)動物腸道內(nèi)的丁酸主要來自微生物的發(fā)酵，可利用的含碳化合物進入腸道后，在腸道微生物的發(fā)酵作用下產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸(SCFA)。盲腸和結(jié)腸是生成SCFA的主要腸段。Pryde等總結(jié)歸納提出了由糖類物質(zhì)形成甲酸、乙酸、丙酸以及丁酸的生物代謝途徑:可利用碳水化合物(carbohydrates)進入腸道后，在宿主與微生物的共同作用下，經(jīng)一系列生化反應(yīng)首先生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，接著轉(zhuǎn)變成丙酮酸(pyruvate)或草酞乙酸 (hydroxymaleieaeid)。丙酮酸是整個反應(yīng)的關(guān)鍵樞紐;它可以向三個方向發(fā)展:其一是轉(zhuǎn)化為乙酞輔酶 A(acetylCOA)，其二是生成乳酸 (lactate)，其三是轉(zhuǎn)變?yōu)榧姿?formate);由丙酮酸代謝生成的乙酸輔酶A最終經(jīng)兩條代謝途徑產(chǎn)生丁酸:丁酞CoA:乙酸CoA轉(zhuǎn)移酶途徑和丁酸激酶途徑。前者是在丁酞CoA:乙酞COA轉(zhuǎn)移酶的作用下，乙酞輔酶A與乙酸可逆反應(yīng)生成丁酸，后者為乙酞輔酶A經(jīng)一系列酶的作用下最終由丁酸激酶催化合成丁酸。
過去認為，丁酸激酶途徑是丁酸生物合成的主要途徑，但隨后的研究表明，丁酞CoA:乙酞CoA轉(zhuǎn)移酶才是丁酸形成過程中的主要酶。體外培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)，分離自人糞樣的74株產(chǎn)丁酸菌中50%需要消耗乙酸產(chǎn)生丁酸，暗示了這些細菌是利用丁酸COA:乙酞CoA轉(zhuǎn)移酶來形成丁酸。Duncan等發(fā)現(xiàn)來自人糞樣的 Roseburiasnlestsnalis、Faecalsbaclerium尸rausns七51和c叩 rococcussp在體外培養(yǎng)時均可產(chǎn)生大量丁酸，其中R.intestinali:和 FPrau胭i搶ii具有丁酞COA:乙酞COA轉(zhuǎn)移酶的活性，而無丁酸激酶活性，當以葡萄糖為底物進行體外培養(yǎng)時需要添加乙酸才能產(chǎn)生丁酸，說明這兩種菌是純乙酸利用菌;相反，cop陽coccussP自身能夠合成乙酸，在其培養(yǎng)液中能同時檢測到丁酞CoA:乙酸CoA轉(zhuǎn)移酶和丁酸激酶的活性。LoulS等(2004)利用對丁酸激酶基因的檢測，發(fā)現(xiàn)來自不同梭菌亞群(ClusterW，Xlva和XVI)的38株代表性產(chǎn)丁酸菌中只有4株具有丁酸激酶活性，而酶活分析表明38株菌都有丁酞CoA:乙酞CoA轉(zhuǎn)移酶活性。這些都說明:丁酸CoA:乙酞CoA轉(zhuǎn)移酶途徑可能是腸道中生成丁酸的主要途徑。
隨著相關(guān)研究的深入，一些學(xué)者也提出了腸道內(nèi)乳酸代謝產(chǎn)丁酸途徑:如Bourriaud等利用標記乳酸來研究乳酸在腸道內(nèi)的轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)標記的乳酸被腸道中的一些細菌主要地轉(zhuǎn)化為丁酸。正常情況下，腸道內(nèi)的乳酸由產(chǎn)乳酸菌代謝產(chǎn)生。機體健康時，腸道內(nèi)容物或糞樣中的乳酸含量很低，主要是由于產(chǎn)生的乳酸一方面可以被機體吸收利用，另一方面乳酸也可以被其他的微生物作為底物利用，當然這些微生物就包括代謝乳酸產(chǎn)生丁酸的細菌。這些細菌將乳酸代謝為丁酸(圖2)，從而使丁酸發(fā)揮更重要的生理作用。從代謝途徑分析也可以發(fā)現(xiàn)，乳酸生物合成丁酸僅僅是將乳酸作為合成丁酸的底物，在合成丁酸過程中，依舊會遵循丁酸合成的兩條途徑，而非其他途徑。
當前相關(guān)方面的研究也主要集中在人體營養(yǎng)學(xué)方面，主要利用傳統(tǒng)方法分離篩選相關(guān)(利用乳酸代謝產(chǎn)丁酸)菌株;鑒于成功分離到的菌株數(shù)量稀少，對于該相關(guān)菌群的系統(tǒng)研究知之甚少，而且也不是很透徹，未來這方面的基礎(chǔ)研究工作還需要更多的關(guān)注。
