謝飛 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
1能源物質(zhì)
對(duì)于反芻動(dòng)物，丁酸以p一輕基丁酸的形式由瘤胃壁吸收進(jìn)入肝臟和乳腺組織參與體內(nèi)物質(zhì)代謝，合成乳脂和體脂;對(duì)于單胃動(dòng)物，丁酸可以為機(jī)體及其組織細(xì)胞提供快速且易于吸收的能量。結(jié)合丁酸非離子彌散性吸收為主的特點(diǎn)，丁酸無(wú)需經(jīng)過(guò)肝膽吸收和復(fù)雜的三梭酸循環(huán)系統(tǒng)，可以直接為腸上皮細(xì)胞提供能量，是腸上皮細(xì)胞的快速能量源。研究表明，腸道對(duì)能量的要求比其它組織高，腸體對(duì)氧氣的消耗量占機(jī)體總耗氧量的25%，遠(yuǎn)高于機(jī)體的平均水平6%，而丁酸作為腸細(xì)胞(盲腸和結(jié)腸細(xì)胞)偏愛(ài)的能量，極易在腸腔內(nèi)被吸收，從而滿足腸道對(duì)能量的需求。動(dòng)物結(jié)腸離體試驗(yàn)也表明，結(jié)腸上皮細(xì)胞70%以上的能量可由丁酸供應(yīng)。當(dāng)葡萄糖、酮體、谷氨酞胺等作為呼吸能源時(shí)，結(jié)腸上皮細(xì)胞優(yōu)先利用丁酸。丁酸不僅作為腸粘膜上皮細(xì)胞首選的能源底物，也促進(jìn)胃腸道細(xì)胞的增殖和成熟。
2維持腸道健康
腸道內(nèi)的丁酸可以促進(jìn)腸粘膜的修復(fù)及其功能恢復(fù)，并且能夠抑制炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放，從而起抗炎癥作用。炎癥的一個(gè)重要特征就是內(nèi)皮細(xì)胞活化，內(nèi)皮細(xì)胞的活化使E一選擇素、細(xì)胞間粘附分子一1(lCAM一1)和血管細(xì)胞粘附分子一1(VCAM一l)等白細(xì)胞粘附分子表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致白細(xì)胞粘附到血管內(nèi)皮，而后移向組織中。SCFA尤其是丁酸能通過(guò)影響白細(xì)胞粘附分子的表達(dá)而起到抗炎作用。Menzel等發(fā)現(xiàn)丁酸能顯著抑制VCAM一1和ICAM一1的表達(dá)，從而減少了單核細(xì)胞對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的粘附，抑制炎癥的發(fā)展。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)葡聚糖硫酸鈉 (D55)處理后，急性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸勃膜的完整性受到破壞，結(jié)腸內(nèi)丁酸吸收減少)，而通過(guò)SCFA滴注法證實(shí)了丁酸具有修復(fù)腸道勃膜的作用。通過(guò)腸道灌注，丁酸也可促進(jìn)由三硝基苯磺酸導(dǎo)致結(jié)腸炎的愈合。大鼠模型也進(jìn)一步證實(shí)，丁酸能夠減輕實(shí)驗(yàn)性腸炎對(duì)勃膜的損傷。動(dòng)物結(jié)腸炎有可能增加癌變的發(fā)生，而丁酸具有的炎癥抑制作用，從而維持腸道的健康。因此，丁酸被認(rèn)為是結(jié)腸勃膜的生長(zhǎng)誘導(dǎo)劑和炎癥抑制劑。
3丁酸在腸癌中的作用
腸道內(nèi)的丁酸在大腸癌發(fā)病中也扮演著重要的角色，畜牧實(shí)驗(yàn)表明，丁酸不僅能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，還能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的分化和凋亡。SC隊(duì)(尤其是丁酸)能夠在體外抑制結(jié)、直腸腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。丁酸還能抑制由1，2一二甲阱(DMH) 致癌物誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸腫瘤的生長(zhǎng)，明顯降低結(jié)腸癌的發(fā)生;同時(shí)，丁酸還能抗腫瘤新生血管形成;阻滯腫瘤細(xì)胞與基膜的粘連;減少腫瘤細(xì)胞分泌尿纖溶酶原激活物，從而減少細(xì)胞外基質(zhì)的破壞，抑制腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)侵襲。
4丁酸調(diào)控基因的表達(dá)
關(guān)于丁酸在分子和細(xì)胞水平上的作用機(jī)制己經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究。在結(jié)腸中，丁酸能夠穿過(guò)結(jié)腸細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜和核膜，與其受體結(jié)合，影響基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致結(jié)腸細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生變化。研究顯示:丁酸參與調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，能夠上調(diào)88種基因的表達(dá)、下調(diào)25種基因的表達(dá)。在結(jié)腸癌細(xì)胞HT29中，丁酸能夠下調(diào)c一myc的表達(dá)，抑制DNA合成。在11種分化誘導(dǎo)劑中，只有丁酸能夠增加人結(jié)腸癌細(xì)胞中的半乳凝素一1的表達(dá)，這種結(jié)合半乳糖營(yíng)的凝集素與癌細(xì)胞的分化相關(guān)，并且參與了細(xì)胞勃附。去氧膽酸是結(jié)腸癌的誘發(fā)因子，丁酸能抑制結(jié)腸中去氧膽酸誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖。在腸道勃膜上覆蓋著勃液層，其主要成分是高分子量的勃蛋白，他們構(gòu)成了腸腔內(nèi)抵御有害微生物入侵的第一道防線，在基因轉(zhuǎn)錄水平，丁酸上調(diào)勃蛋白基因的表達(dá)。
