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短链脂肪酸1.引言1.1 概述短链脂肪酸是一类重要的生物活性物质，在人体内发挥着多种重要的生理功能。
随着对其研究的深入，越来越多的证据表明，短链脂肪酸在维持人体健康方面扮演着不可或缺的角色。
短链脂肪酸包括乙酸（acetic acid）、丙酸（propionic acid）和丁酸（butyric acid）等，它们具有较短的碳链结构，通常由微生物发酵产生。
1.2 目的本文的目的是探讨短链脂肪酸的生理功能及其与人体健康之间的关系。
我们将系统地介绍短链脂肪酸的合成途径和代谢途径，阐述其在人体内的源泉及去向。
我们将深入探讨短链脂肪酸在免疫调节、肠道健康以及能量代谢等方面的作用。
我们将探讨短链脂肪酸与一些重要疾病（如肥胖症、炎症性肠病和2型糖尿病）之间的关系，以期进一步揭示其在疾病发生发展过程中的潜在机制。
随着人们对健康的重视日益增长，短链脂肪酸的研究逐渐成为了热点领域。
通过对短链脂肪酸的深入了解，有望开发出针对相关疾病的新治疗策略，并促进人体健康水平的提高。
希望本文的介绍能够为读者提供全面的了解，促进短链脂肪酸研究领域的发展，并在未来的治疗和预防疾病方面发挥积极的作用。
2.正文2.1 脂肪酸的分类和结构脂肪酸是一类碳链长度从4到24个碳原子不等的羧酸。
根据碳链内是否有双键，脂肪酸可以分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两大类。
饱和脂肪酸的碳链中所有碳原子之间都是单键，没有双键存在；而不饱和脂肪酸则至少含有一个双键。
双键的位置和个数还可以细分不饱和脂肪酸，如单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。
脂肪酸的结构可以用线性式或三维立体式来表示。
在线性式中，脂肪酸的碳链呈直链状，通过羧基和碳链相连；而在三维立体式中，脂肪酸的碳链会形成类似"U"的结构。
脂肪酸的结构对于其功能有着重要影响，不同结构的脂肪酸在生命体内的代谢和反应也有所不同。
2.2 脂肪酸的生物合成和代谢脂肪酸是生命体内重要的能量来源和构成细胞膜的重要组分。
短链脂肪酸受体GPR43的研究进展摘要：短链脂肪酸受体（G protein-coupled receptor43，GPR43）属于G蛋白偶联受体c（G protein-coupled recep-lt，tors，GPCR）家族，因其与脂肪和糖代谢相关，在过去的10年中其研究日益受到重视研究表明，GPR43不仅可以通过参与调节食欲和胃肠肽的分泌来调节脂肪的分解与形成，最终与代谢性疾病如肥胖、2型糖尿病和心血管病的密切相关：而且GPR43还参与调节人身体血脂浓度和炎症发生过程，甚至还与细胞的癌变密切相关。
（…lGPR43作为糖代谢、脂肪代谢的重要调节受体，已经成为一个重要的药物筛选靶点。
针对GPR43受体的研究现状进行了总结并对今后的应用研究进行了展望。
关键关键词：短链脂肪酸；G 蛋白偶联受体（GPCR）；短链脂肪酸受体（GPR43）中图分类号：Q955文献标识码：A（G蛋白偶联受体（G protein-coupled reCeptors，GPCR）是一类具有7个螺旋跨膜结构的膜受体，主要介导大多数的激素和神经传导引起的细胞应答，此类受体是许多新药研发的重要靶点。
绝大多数的GPCRs已去孤儿化，即找到其相应的内源性配体。
游离脂肪酸受体（FFAR）是GPCRs中最大的一个家族，其配体为游离脂肪酸（free fatty acid，FFA）。
根据游离脂肪酸碳链的长短，可将其分为短链脂肪酸（1～6个碳原子）、中链脂肪酸（7～12个碳原子）和长链脂肪酸（大于12个碳原子），它们在众多生理和病理过程中都是关键的信号分子，并且除作为机体结构原料以及能量来源维持能量平衡外，还可影响胃肠消化系统的各种功能。
其中，短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA）包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和己酸，它们的作用涉及到影响结肠的血流量、水和电解质的摄取、通过释放5-羟色胺（5-hvdroxytryptamine，5-HT）促进结肠蠕动和离子运输、影响肠道菌群以及调节机体免疫。
脂联素对糖代谢的影响及机制分析脂联素，也被称为肥胖因子或糖脂调节素，是一种由脂肪组织分泌的激素。
它在调节葡萄糖代谢和脂肪代谢中起着关键的作用。
本文将探讨脂联素对糖代谢的影响及其机制。
首先，脂联素对胰岛细胞的胰岛素分泌有着直接的影响。
脂联素可通过与胰岛细胞上的受体结合，促进胰岛素的释放。
这可以增加葡萄糖的吸收和利用，从而降低血糖水平。
此外，脂联素还可以抑制肝脏中葡萄糖的生成，进一步降低血糖水平。
其次，脂联素可以增加体内葡萄糖的利用。
脂联素能够增加骨骼肌中的GLUT4转运蛋白的表达，从而增加葡萄糖的摄取和利用。
GLUT4是一种葡萄糖转运蛋白，能够促进葡萄糖进入细胞内，并参与能量代谢。
因此，脂联素通过提高GLUT4的表达，增加葡萄糖的利用，有助于维持正常的血糖水平。
此外，脂联素还通过调节脂肪组织的分泌和代谢，进一步影响糖代谢。
脂联素可抑制脂肪组织中的TNF-α（肿瘤坏死因子-α）和白细胞介素-6（IL-6）的分泌。
这些炎症因子的过度分泌与胰岛素抵抗和血糖异常密切相关。
因此，脂联素通过抑制炎症因子的分泌，减少胰岛素抵抗，有助于改善糖代谢。
此外，脂联素也参与调节胰岛素抵抗。
胰岛素抵抗是糖尿病和代谢综合征等疾病的一个重要病理机制。
脂联素通过与胰岛素受体结合，可以增加胰岛素受体的活性，从而改善胰岛素抵抗。
此外，脂联素还可以通过激活AMPK（5'-AMP活化蛋白激酶）途径，增加葡萄糖的摄取和利用。
AMPK是一种能量敏感激酶，调节细胞内的能量平衡。
脂联素能够通过激活AMPK途径，增加葡萄糖摄取和利用，有助于改善胰岛素抵抗和糖代谢异常。
总结起来，脂联素在调节糖代谢方面具有多种作用。
它可以增加胰岛细胞的胰岛素分泌，提高葡萄糖的利用，抑制炎症因子的分泌和胰岛素抵抗等。
这些作用有助于维持正常的血糖水平和改善糖代谢异常。
随着对脂联素功能的进一步研究，我们可以有更深入的理解，并有望发展新的治疗糖尿病和其他代谢性疾病的药物。
短链脂肪酸的代谢和作用短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）是由肠道内益生菌在胃肠道中发酵未被吸收的食物后生成的一种代谢产物。
短链脂肪酸主要包括丙酸、丁酸、异丁酸等几种，是人体内一种重要的营养物质，具有多种生理作用。
## 短链脂肪酸的代谢短链脂肪酸主要是由肠道内益生菌产生的。
在人体的肠道内，存在着大量的益生菌，它们可以通过发酵未被吸收的食物来产生短链脂肪酸。
短链脂肪酸的生成过程如下：未被吸收的食物在肠道中被微生物分解成各种有机酸。
其中，乳酸可以被另一种细菌转化成丙酸，葡萄糖和果糖可以经过糖酵解产生丙酮酸和丁酸，纤维素则可以被细菌发酵成乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸。
短链脂肪酸有良好的水溶性，在肠道内易于吸收。
它们通常会通过血管系统运输到肝脏，被肝脏快速代谢。
在代谢过程中，短链脂肪酸被氧化成为二氧化碳和水，释放出大量的能量。
一部分短链脂肪酸被肠道和肝脏吸收利用，另一部分则被送到心脏、肺部以及其他器官中。
## 短链脂肪酸的作用### 维护肠道黏膜屏障短链脂肪酸可以促进肠道黏膜屏障的形成和维护，从而保护肠道健康。
短链脂肪酸可以促进黏膜细胞增殖，增强肠道黏膜细胞对有害物质的防御能力，减少对肠道黏膜的损伤。
### 促进免疫系统健康短链脂肪酸可以促进肠道内益生菌的生长和繁殖，同时抑制有害菌群的生长。
这样可以维持肠道内菌群平衡，促进免疫系统的正常运作。
### 调节糖代谢短链脂肪酸还可以调节糖代谢，并通过降低血糖水平降低糖尿病的患病率。
短链脂肪酸可以促进胰岛素的分泌，增加体细胞对葡萄糖的摄取，降低血糖水平。
同时，短链脂肪酸也可以促进肝脏内糖原的合成，降低血糖的释放速度。
### 影响脂肪代谢短链脂肪酸在脂肪代谢中也起着很重要的作用。
短链脂肪酸可以减少腹部脂肪的堆积，降低人体的体重。
它们还可以影响肝脏的脂肪代谢，减少脂肪酸的合成，并加速脂肪酸的氧化分解。
### 其他作用短链脂肪酸还具有很多其他的生理作用。
乙酰木聚糖酯酶可以分解乙酰化的木聚糖生成短链脂肪酸——乙酸-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述乙酰木聚糖酯酶是一种重要的酶，在木聚糖降解过程中起到关键作用。
它能够分解乙酰化的木聚糖，产生短链脂肪酸乙酸。
这一过程在生物质降解、生物燃料生产等领域具有重要的应用前景。
木聚糖是一种高聚糖，主要存在于植物细胞壁中，是生物质的重要组成部分。
然而，木聚糖的乙酰化程度较高，使其难以被有效降解利用。
因此，研究乙酰木聚糖酯酶的作用机制对于解决木聚糖降解难题具有重要意义。
乙酰木聚糖酯酶能够水解乙酰化的木聚糖，将其分解成短链脂肪酸乙酸。
乙酸作为生物质转化的重要中间产物，在生物燃料生产、生物化工等领域具有广阔的应用前景。
因此，通过研究乙酰木聚糖酯酶的机制，不仅可以提高木聚糖的利用效率，还有助于开发利用乙酸作为生物资源的技术和产品。
本文将深入探讨乙酰木聚糖酯酶的作用机制，重点介绍乙酰化的木聚糖的特点，以及乙酰木聚糖酯酶是如何分解乙酰化的木聚糖生成短链脂肪酸乙酸的。
同时，还将探讨乙酰木聚糖酯酶在木聚糖降解中的重要性，短链脂肪酸乙酸的应用前景，以及对乙酸的进一步研究展望。
本文的研究有助于深入理解乙酰木聚糖酯酶的功能机制，为进一步提高木聚糖的利用效率、开发生物资源技术和产品提供理论基础。
同时，对于生物质降解、生物燃料生产等领域的发展也具有重要的指导意义。
通过本文的研究，可以为推动可持续发展的生物能源产业做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分应包含以下内容：本文共分为三个主要部分：引言、正文和结论。
引言部分中首先对乙酰木聚糖酯酶的作用进行概述，介绍该酶在木聚糖降解中的重要性。
接着简要描述文章的结构，说明各个部分的内容和目的。
最后指出本文的目的，即探讨乙酰木聚糖酯酶如何分解乙酰化的木聚糖生成短链脂肪酸。
正文部分将分为三个小节。
首先，通过2.1节介绍乙酰木聚糖酯酶的作用，说明它是一种催化乙酰化的木聚糖分解的酶，具有降解木聚糖的能力。
短链脂肪酸在微生物目录一、短链脂肪酸的概述 (2)1.1 定义与性质 (2)1.1.1 短链脂肪酸的定义 (3)1.1.2 短链脂肪酸的性质 (4)1.2 来源与生成途径 (5)1.2.1 人体内短链脂肪酸的来源 (6)1.2.2 食物中的短链脂肪酸来源 (7)1.2.3 微生物生产短链脂肪酸的途径 (8)二、短链脂肪酸对微生物的影响 (10)2.1 对微生物生长和代谢的影响 (11)2.1.1 促进微生物生长 (12)2.1.2 影响微生物代谢途径 (13)2.2 对微生物群落结构的影响 (14)2.2.1 影响微生物多样性 (16)2.2.2 影响微生物群落组成 (17)三、短链脂肪酸在微生物中的应用 (18)3.1 在食品工业中的应用 (20)3.1.1 作为食品添加剂 (21)3.1.2 在发酵食品生产中的应用 (22)3.2 在环境科学中的应用 (24)3.2.1 作为环境修复剂 (25)3.2.2 在污水处理中的应用 (26)3.3 在医疗领域的应用 (27)3.3.1 作为益生菌的补充剂 (28)3.3.2 在疾病治疗中的应用 (29)四、短链脂肪酸的研究方法和技术 (30)4.1 提取和分析方法 (31)4.1.1 提取方法 (32)4.1.2 分析方法 (33)4.2 测定方法和仪器 (34)4.2.1 性能测定方法 (36)4.2.2 仪器使用 (37)五、短链脂肪酸的未来发展前景 (38)5.1 在微生物研究中的重要性 (38)5.2 在未来科技发展中的潜力 (40)一、短链脂肪酸的概述短链脂肪酸（ShortChain Fatty Acids，SCFAs）是长度为26个碳原子的有机酸，它们是肠道微生物代谢过程中的主要产物。
在人体和哺乳动物中，SCFAs主要来源于食物中的纤维素、半纤维素以及植物细胞壁等不被消化的成分，在结肠中被细菌发酵分解产生。
SCFAs具有多种生理功能，包括维持肠道健康、调节免疫系统、促进细胞生长和修复等。
经验交流71肠道菌群与糖代谢异常相关性研究进展张琳，姬新才 （西安医学院，陕西西安 710000）摘要：肠道菌群失调和糖代谢疾病具有密切关系。
肠道菌群失调和1型糖尿病发病机制之间的关系尚不明确，肠道菌群失调引发2型糖尿病的主要机制为产生短链脂肪酸，在释放肠道激素的同时能够减轻肠道免疫系统的破坏，并调节胆汁代谢。
肠道菌群、肠促胰素之间具有一定影响关系。
肠促胰素降糖药物在2型糖尿病治疗中占有一定地位。
本文通过对糖代谢异常、肠道菌群二者之间关系进行研究，现报道如下。
关键词：肠道菌群；糖代谢异常；研究进展肠道菌群包含病菌、细菌、真菌以及原生动物。
有研究表明，人体肠道是一个复杂的、动态平衡的微生物群体。
目前2型糖尿病（T2DM ） 人数不断增多，伴随的并发症相比之前更为严重，加速人体血管以及微血管出现病变。
糖尿病防控工作的难度相比之前也明显增加，因此需要找到高效、安全的预防策略。
1肠道菌群和T2DM糖尿病作为当前影响人类健康的主要慢性病症，主要是受血糖代谢异常的影响，从而导致出现身体异常。
从病因上可以分为1型、2型糖尿病。
根据近50年的调查数据，糖尿病发生率呈现明显升高。
1型糖尿病的增长人群在6岁以下，肥胖儿童相比之前明显增加。
当前人体肠道内存在约1000种菌群，这些菌群具有调节肠道淋巴系统、营养吸收等作用，同时与人体的生长发育阶段具有明显相关。
人体的隐形器官即为肠道微生物，在疾病中发挥中重要作用 [1]。
肠道微生物失调和肥胖、糖尿病具有密切关系，主要以2型糖尿病为代表。
2型糖尿病患者的肠道微生物群整体菌群浓度相对较高，在功能、结构上和正常人存在一定差异。
人肠道菌群中的大肠埃希菌、加氏乳杆菌、变形链球菌均为致病菌群。
肠道微生物影响糖代谢主要是通过脂肪代谢、调控能量从而产生激素调节相关机制。
2018年的研究表明，通过肠道菌群影响代谢的新机制—丙酸咪唑的作用，从而阻断胰岛素的影响 [2]。
经研究表明，肠道微生态的改变和糖尿病的早期发病具有明显关系。
肠道菌群代谢产物短链脂肪酸与2型糖尿病的关系李琳琳;杨浩;王烨【期刊名称】《新疆医科大学学报》【年(卷),期】2017(040)012【总页数】5页(P1517-1521)【作者】李琳琳;杨浩;王烨【作者单位】新疆医科大学基础医学院药理教研室,乌鲁木齐830011;新疆医科大学基础医学院药理教研室,乌鲁木齐830011;新疆医科大学基础医学院药理教研室,乌鲁木齐830011【正文语种】中文【中图分类】R587.1在许多国家，2型糖尿病已经成为早期死亡的主要原因之一。
据估计，2型糖尿病的发病率到2030年将增加一倍，并且将成为全世界第七大死亡的原因[1]。
糖尿病主要是由遗传和环境因素导致的胰岛素绝对或相对分泌不足。
近年越来越多的研究表明肠道菌群与2型糖尿病关系密切，成为2型糖尿病机制研究中的重要环境因素。
几千年来，人类的宿主微生物在不断演化中，这种演化正在被环境改变[2]。
肠道菌群被认为是隐藏的器官。
人体的肠道中寄居着几十万亿的肠道微生物，这些微生物是人体代谢的重要器官。
人体的肠道微生物有1～2 kg，其包含比人体多150倍以上的基因数量[3]。
肠道菌群失调与2型糖尿病的发生，目前可能的机制研究有短链脂肪酸学说、胆汁酸学说、内毒素学说、生长因子学说等[4]。
短链脂肪酸(Short-chain fatty acids，SCFAs)是肠道微生物通过发酵膳食纤维而产生，其被认为是宿主肠道的重要能量来源，其中肠道中最主要的SCFAs有丁酸、丙酸和乙酸。
它们是由肠道中不同细菌代谢产生的代谢产物。
这些代谢产物随即被宿主利用，发挥它们在机体中的作用。
有研究显示肠道中SCFAs作用于肠内分泌L-细胞膜上的游离脂肪酸受体2/3(FFAR2/3)[或称为G蛋白偶联受体43/41(GPR43/41)受体]与2型糖尿病的改善有关，作为配体分子的SCFAs结合游离脂肪酸(FFAR)受体后，促进肠内分泌L-细胞分泌胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和肽-YY(PYY )，并且还对2型糖尿病相关的炎症反应进行调节。
·论著·中医药调节肠道菌群治疗2型糖尿病的研究进展田 硕1，毋建华2*，高会萍3*（1.莲湖区北关社区卫生服务中心，陕西 西安 710015；2.西安大兴新区社区卫生服务中心，陕西 西安 710014；3.陕西省西安市莲湖区卫生局，陕西 西安 710002）[摘要]2型糖尿病是一种常见的代谢性疾病。
近年来，我国2型糖尿病患者的数量逐年增多。
此病已成为威胁我国居民健康的主要疾病之一。
人在生命的各阶段均与微生物及其代谢产物有着紧密的联系，微生物能够与宿主共同构成“共生功能体”。
正常情况下，微生物与宿主之间处于动态平衡的状态，当这种动态平衡状态被打破时，就可能引起包括2型糖尿病在内的多种疾病。
多种中医疗法（针灸疗法、中药疗法等）对肠道菌群均有正向调节的作用。
采用中医疗法对肠道菌群进行调节可治疗2型糖尿病。
本文主要是总结采用中医药疗法调节肠道菌群在治疗2型糖尿病方面的研究进展。
[关键词]中医药；肠道菌群；2型糖尿病；研究进展[中图分类号]R587.1 [文献标识码]B [文章编号]2095-7629-（2021）8-0001-03Research progress of TCM regulating intestinal flora in the treatment of type 2 diabetes mellitusTIAN Shuo1，WU Jianhua2*，GAO Huiping3*(1. Lianhu District Beiguan Community Health Service Center, Xi 'an 710015, Shaanxi, China;2. Community Health Service Center of Xi 'anDaxing New District, Xi 'an 710014, China;3. Lianhu District Health Bureau, Xi 'an, Shaanxi Province, Xi 'an 710002, China)[Abstract] Type 2 diabetes mellitus is a common metabolic disease. In recent years, the number of type 2 diabetes patients in China has been increasing year by year. This disease has become one of the major diseases threatening the health of Chinese residents. Human beings are closely related to microorganisms and their metabolites at all stages of life, and microorganisms can form “symbiotic functions” with their hosts. Under normal conditions, there is a dynamic equilibrium between the microbe and the host, and when this dynamic equilibrium is disturbed, it can lead to a variety of diseases, including type 2 diabetes. Various traditional Chinese medicine therapies (acupuncture therapy, Chinese medicine therapy, etc.) have positive regulation effect on intestinal flora. Type 2 diabetes mellitus can be treated by adjusting intestinal flora with TCM therapy. This article mainly summarizes the research progress in the treatment of type 2 diabetes mellitus by using TCM therapy to regulate intestinal flora.[Key words]traditional Chinese medicine; Intestinal flora; Type 2 diabetes; The research progress糖尿病（Diabetes mellitus）是一种常见的代谢性疾病。
短链脂肪酸是什么？如何影响健康和体重？短链脂肪酸是由肠道中的友好细菌产生的。
事实上，它们是结肠细胞的主要营养来源。
短链脂肪酸在健康和疾病中也起到重要作用。
它们可以降低患炎症性疾病、2型糖尿病、肥胖症、心脏病和其他疾病的风险。
本文主要分享了短链脂肪酸是什么及如何影响健康和体重。
什么是短链脂肪酸？短链脂肪酸是指少于6个碳原子的脂肪酸。
它们是由友好的肠道细菌在结肠中发酵纤维而产生的，并且是结肠内壁细胞的主要能量来源。
因此，它们在结肠健康中起着重要的作用。
过量的短链脂肪酸用于身体的其他功能。
例如，它们可以提供你每日所需热量的10%。
短链脂肪酸也参与碳水化合物和脂肪等重要营养物质的新陈代谢。
你体内大约95%的短链脂肪酸是：•醋酸（C2）•丙酸（C3）•丁酸（C4）丙酸酯主要参与肝脏中葡萄糖的产生，而乙酸酯和丁酸酯则被掺入其他脂肪酸和胆固醇。
许多因素会影响结肠中短链脂肪酸的数量，包括有多少微生物、食物来源和食物通过消化系统的时间。
短链脂肪酸的食物来源吃大量富含纤维的食物，如水果、蔬菜和豆类，与短链脂肪酸的增加有关。
一项对153名个体的研究发现，较高的植物性食物摄入量与粪便中短链脂肪酸水平的增加之间存在明显的联系。
但是，你摄入的纤维的数量和类型会影响肠道细菌的组成，从而影响短链脂肪酸的产生。
例如，研究表明，吃更多的纤维会增加丁酸盐的产量，而减少你的纤维摄入量会减少产量。
以下几种纤维最适合在结肠中产生短链脂肪酸：•菊粉：你可以从洋蓟、大蒜、韭菜、洋葱、小麦、黑麦和芦笋中获得菊粉。
•低聚果糖：低聚果糖存在于各种水果和蔬菜中，包括香蕉、洋葱、大蒜和芦笋。
•抗性淀粉：你可以从谷物、大麦、大米、豆类、绿色香蕉、豆类和土豆中得到抗性淀粉，这些都是经过烹饪和冷却的。
•果胶：果胶的良好来源包括苹果、杏子、胡萝卜、橙子等。
•阿拉伯木聚糖：阿拉伯木聚糖存在于谷类中。
例如，它是麦麸中最常见的纤维，约占总纤维含量的70%。
•瓜尔胶：瓜尔胶可以从瓜尔豆中提取，瓜尔豆是豆科植物。
Hans Journal of Food and Nutrition Science 食品与营养科学, 2018, 7(4), 350-356Published Online November 2018 in Hans. /journal/hjfnshttps:///10.12677/hjfns.2018.74043The Mechanism and Application ofShort-Chain Fatty Acids inDiabetes MellitusBo Pang, Junli Ren, Xiuli Yang, Yujuan ShanHarbin Institute of Technology, Harbin HeilongjiangReceived: Nov. 3rd, 2018; accepted: Nov. 15th, 2018; published: Nov. 22nd, 2018AbstractPrebiotics, such as dietary fiber (DF) and resistant starch, are fermented into SCFAs in the colon by certain communal bacterial species. The main product of fermentation is short-chain fatty acids.SCFAs can have a beneficial impact on diabetes in many ways. Gut microbiota is strongly asso-ciated with diabetes development. Gut bacteria play a crucial role in the host immune system, ex-traction of energy from the host diet and alterations of human gene expression. The review aims at the role of total colon microbiota and short-chain fatty acids in diabetes to promote the use of prebiotics and probiotics to prevent and treat the development of comprehensive strategies for these metabolic disorders.KeywordsShort-Chain Fatty Acid, Diabetes, Microbiota, Immune, Prebiotics短链脂肪酸对糖尿病的调节机制及应用庞博，任军丽，杨修利，单毓娟哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨收稿日期：2018年11月3日；录用日期：2018年11月15日；发布日期：2018年11月22日摘要膳食纤维(dietary fiber, DF)或抗性淀粉(resistant starch, RS)等益生元在肠道中被肠道细菌发酵，主要庞博等产物为短链脂肪酸(short-chain fatty acid, SCFAs)。
短链脂肪酸可以通过多种途径对糖尿病产生有益的影响。
肠道微生物群也与糖尿病发病机制密切相关，其在宿主免疫系统、饮食中的能量摄入以及人类基因表达的改变方面都起着至关重要的作用。
本综述旨在总结肠道微生物群和短链脂肪酸在糖尿病中的作用来促进使用益生元和益生菌来预防和治疗这些代谢紊乱疾病综合策略的发展。
关键词短链脂肪酸，糖尿病，肠道菌群，免疫，益生元Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言糖尿病(diabetes mellitus, DM)，常胰岛素相对或绝对不足，导致因碳水化合物、脂肪以及蛋白质代谢紊乱引起的一系列并发症，如糖尿病肾病、眼部病变及神经病变等等；其特点是血液中持续的高糖含量，属于一种多因素代谢性疾病，世界范围内的发病率一直在攀升。
除遗传因素外，糖尿病还与肥胖、饮食结构、炎症免疫以及运动等有关。
膳食纤维摄入不足以及摄入较多加工的碳水化合物被认为是糖尿病的主要危险因素[1]。
流行病学研究显示，膳食纤维摄入量与糖尿病、炎症性肠病和结肠癌发病风险呈负相关。
膳食纤维包括可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维，通过调节肠道微生物进而对机体产生有益影响。
人类干预研究表明，膳食纤维和全谷物摄入会增加肠道微生物多样性。
在哺乳动物胃肠道内含有1000多种微生物菌种。
这些共生微生物菌不仅有助于宿主调控免疫反应和体内平衡，还参与食物和细菌的能量代谢[2]。
未被消化的膳食纤维以及蛋白质或肽类，都可以在盲肠和结肠中被微生物发酵。
这些发酵的产物主要是短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)，即少于6个碳的脂肪酸，包括甲酸(C1)、乙酸(C2)、丙酸(C3)、丁酸(C4)和戊酸(C5)。
肠道中的SCFAs主要是乙酸、丙酸和丁酸，约占所有SCFAs的95％以上[3]。
通常，乙酸可由丙酮酸通过乙酰-CoA或者Wood-Ljungdahl途径形成。
丙酸主要通过琥珀酸由琥珀酸途径或由乳酸通过丙烯酸酯途径产生。
丁酸主要由乙酰-CoA和丁酰-CoA以及乙酸盐和乳酸盐形成。
目前研究认为SCFAs可通过多种不同的下游调控机制来发挥其功能，包括G-蛋白偶联受体(G Pro-tein-Coupled Receptor, GPR)、组蛋白脱乙酰化酶(histone deacetylase, HDAC)和代谢整合[4]。
GPR43、GPR41、GPR109A和Olfr78已经被确认为是SCFAs受体。
GPR43和GPR41可被乙酸、丙酸和丁酸激活，GPR109A 是由丁酸和烟酸激活，Olfr78则被乙酸和丙酸激活。
此外，这些SCFAs受体的表达仅限于特定的细胞类型，如肠上皮细胞(GPR43和GPR41)、肠内分泌细胞(GPR43和GPR41)、脂肪细胞(GPR41)、肾内皮细胞(Olfr78)和某些特定的树突细胞和巨噬细胞(Olfr78) [5]。
本文主要综述短链脂肪酸对糖尿病调节作用及可能机制，并初步展望膳食纤维等益生元应用于改善糖尿病的潜力。
2. 短链脂肪酸对糖尿病的调节作用膳食纤维或抗性淀粉在结肠中会被某些细菌物种如拟杆菌属等发酵为SCFAs。
膳食纤维或SCFAs 会改变肠道共生菌，使某些细菌具有疾病的调节作用[5]。
丁酸能激活胚胎干细胞中调控胰腺早期发育的基因，从而增加胰岛β细胞分化和胰岛素基因的表达。
Sabbir等报道丁酸盐可抑制在幼年糖尿病大鼠HDAC的来调节p38/ERK MAPK信号通路从而防止β细胞凋亡并改善葡萄糖稳态。
有学者认为丁酸盐可庞博等能是治疗DM的最有希望的一种化学物[6]。
肠腔内的SCFAs会被肠细胞吸收，最终到达血液循环。
血液循环中的SCFAs会影响葡萄糖在肌肉、肝脏和脂肪中的储存。
例如，乙酸(C2)进入大脑后，会降低食欲以减少食物摄入。
所有这些作用都可以对II型糖尿病(type 2 diabetes, T2D)产生有益的影响。
此外，膳食纤维和抗性淀粉可以丰富某些肠道共生菌群从而抑制I型糖尿病(type 1 diabetes, T1D)的发生；其内在调控机制仍不清楚。
越来越多的证据表明，肠道微生物群与糖尿病的发展密切相关。
SCFAs 通过促进细胞保护因子的分泌以及紧密连接蛋白的表达，加强上皮屏障功能。
SCFAs的这种效应还可以通过降低抗原呈递细胞和T细胞的激活阈值，间接抑制自身免疫疾病反应的发生[7]。
肠道微生物群与先天性肠道免疫系统之间的相互作用被认为是可以改变T1D易感性的表观遗传因素[8]。
此外，SCFAs可以直接调节免疫细胞，诱导耐受性巨噬细胞和树突状细胞的优先分化。
Tregs可以抑制迁移到胰腺并诱导组织破坏的自身免疫性T细胞的生成。
SCFAs还可以促进Th1和Th17细胞的生成，从而有效介导组织的炎症反应[7]。
3. 短链脂肪酸调节糖尿病机制3.1. 短链脂肪酸调节肠道免疫功能SCFAs主要通过三种途径进入细胞。
第一种是被动扩散，第二种是激活细胞表面的G-蛋白偶联受体(GPR)，第三种是通过扩散或特定载体蛋白转运的形式进行吸收，比如载体蛋白SLC16a1和SLC5a8 [4]。
SCFAs可以通过激活几乎表达于所有免疫细胞(如上皮细胞，嗜中性粒细胞和巨噬细胞)上的GPR来调节免疫应答[9]。
另一方面，SCFAs通过抑制HDAC来参与能量代谢[5]。
SCFAs还可以通过糖酵解和线粒体的氧化磷酸化途径，促进淋巴细胞分裂增殖而激活免疫反应[10]。
SCFAs激活肠上皮细胞上的GPR43，促进免疫细胞因子，如IL-1、IL-6、IL-12和IL-18的产生[11]。
所有主要的SCFAs，如C2、C3和C4，都能诱导T细胞产生IL-10 [12]。
此外，SCFAs还促进了T细胞，如Th1和Th17细胞的生成。
淋巴细胞中缺乏SCFAs受体，SCAF的HDAC抑制功能是通过调节基因表达来调节T和B细胞的关键[5]。
在炎症反应过程中，SCFAs通过GPR43受体促进嗜中性粒细胞聚集到炎性反应部位，并促进其活性氧的产生和吞噬作用。
丁酸盐和丙酸盐可抑制协同刺激分子CD40的表达和IL-6、IL-12p40的分泌来抑制BMDC(来源于骨髓细胞的树突状细胞)的活化。
在细胞水平，SCFAs以细胞特异性方式影响增殖和免疫应答。
由于它们的多效性和细胞类型依赖性的作用，SCFAs的作用机制尚不明确[12]。
肠道上皮细胞的微生物相关分子模式(MAMP)受体(主要是Toll样受体有关)与糖尿病发病有关，这种Toll样受体会激活核因子NF-κB途径的前炎症反应。
活化的Toll样受体等MAMP受体将介导细胞因子、趋化因子和抗菌产物的产生。
Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs)在肠道中的多种细胞中大量表达，并根据其特定功能区域或空间进行排列。
TLR5在结肠中可以识别大多数运动细菌的鞭毛蛋白并诱导先天性和适应性的免疫反应[12]。
肠内存在的其他TLR包括识别革兰氏阴性菌细胞壁脂多糖成分的TLR4和识别细菌脂蛋白和脂磷壁酸的TLR2。
