人和動物消化道中菌相相當複雜,細菌在人和動物的營養代謝中扮演極重要的角色。食物進入腸道後,有些細菌參與複雜大分子物質的代謝,其代謝產物可能也會是其它細菌的營養來源,其中的交互作用進而構成腸道的完整代謝環境。

短鏈脂肪酸 (short-chain fatty acids, SCFAs)

短鏈脂肪酸也稱揮發性脂肪酸(Volatile fatty acids, VFA),為少於六個碳的脂肪酸,以乙酸、丙酸、丁酸為主。短鏈脂肪酸是腸道內最小的營養單位,可直接由腸壁吸收利用,為腸細胞提供能量、促進腸道細胞分化、維持健康腸道黏膜、促進腸道蠕動、抑制害菌並促進益菌生長等。對整體健康而言,短鏈脂肪酸有促進製造血清素、調節身體部分免疫細胞以達到抗發炎、抗腫瘤及抗菌等效用。

SCFAs 的生成

結腸為產生短鏈脂肪酸的主要部位,來自小腸的食糜會先抵達結腸,再由該區域的細菌進行發酵作用。由於進入結腸的物質繁多,包含:多醣、寡醣、蛋白質和胜肽等,透過結腸中的微生物分解食糜並獲得能量與碳源,這些發酵作用也會進一步產生不同產物,例如: SCFAs、有機酸、乙醇或二氧化碳等。

SCFAs 的好處

丁酸鹽利腸,減炎抗腫瘤

短鏈脂肪酸主要在結腸中產生,故與結腸細胞有密切相關。研究顯示,短鏈脂肪酸能透過影響細胞活動及細胞表面蛋白達到抗癌功效[3],如丁酸鹽和丙酸能夠激活結腸癌細胞的 GPR43 蛋白,進而抑制腫瘤生長並誘發癌細胞死亡。

再者,許多研究發現短鏈脂肪酸可促進腸道健康,其中研究丁酸鹽與腸道疾病的相關文獻就佔了大多數。Parada Venegas D et al. 分析丁酸鹽作為炎症性腸病(Inflammatory bowel disease)治療方法的可行性;在其他臨床研究中也發現13名輕症至中度克羅氏病患者口服丁酸鹽後,有近七成的腸道炎症明顯減緩、不適症狀也有顯著改善[5]。利用潰瘍性結腸炎小鼠動物模型進行短鏈脂肪酸研究,服用丁酸鹽組別的結腸發炎發生率顯著下降,同時也改善炎症性腸病的症狀[6]

SCFAs 改善腦部健康

腸腦軸 (Gut-brain axis)為近年的熱門研究方向,而短鏈脂肪酸與腦部發展及疾病亦息息相關,除了可促進腸嗜鉻細胞 (Enterochromaffin cell, EC) 產生血清素 (Serotonin)外;也在帕金森氏症患者體內發現腸道菌群改變、腸道發炎等情況,患者糞便中的短鏈脂肪酸含量也與病況呈顯著相關性[7]

此外,自閉症 (Autistic Spectrum Disorder, ASD)兒童的腸道益菌,如雙歧桿菌 (Bifidobacteriales)、長雙歧桿菌 (Bifidobacterium longum)與短鏈脂肪酸含量比正常兒童低,而害菌如梭狀芽孢桿菌 (Clostridium)含量則較高。在服用益生菌及果寡糖 (Fructooligosaccharide, FOS)後,腸道益菌與短鏈脂肪酸水平提高、害菌數量降低,且 ASD兒童的語言、社交及腸道問題症狀亦有所改善[8]。以上研究指出,腸道微生物與益生元對短鏈脂肪酸水平有顯著影響,也進而影響腦部健康。

Biocrates 代謝體分析服務 – SCFAs

研究代謝健康和微生物組的理想三元群體

短鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸是供給能量的重要代謝物、參與調節碳水化合物和脂質代謝的訊息傳遞分子,也參與腸道微生物組免疫軸和腸腦軸的反應。短鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸代謝異常可能導致多種疾病,包括糖尿病、神經退化性疾病和癌症;藉由脂肪酸的分析可為飲食-微生物組-宿主相互作用、能量穩態和健康狀況提供重要見解。

    • 短鏈脂肪酸 (Short-chain fatty acids, SCFAs):微生物代謝影響健康、能量代謝和免疫平衡
    • 支鏈脂肪酸 (Branched-chain fatty acids, BCFAs):腦腸軸中飲食相關的腸道細菌介質
    • 中鏈脂肪酸 (Medium-chain fatty acids, MCFAs):參與胰島素抗性和腸道免疫軸的能量載體

SCFAs 是重要的組織特異性能量和信號分子

MCFAs 除了可作為能量來源,亦具有組織特異性代謝調節的功能

Biocrates SCFA 代謝體分析服務

樣本規格

  1. 60μL 血漿/ 血清
  2. 200-500mg 糞便 (濕重)
    • √ 50mg 為最低容忍量
    • √ 3-spot 採樣 (原廠建議)

分析方法

  1. LC-MS 測定
  2. 7 個標準品
  3. 3 個QC樣品

覆蓋廣泛

  • 為目前市面上短鏈、支鏈和中鏈脂肪酸檢測覆蓋率最高的服務
  • 可定量並計算相關代謝物總量和比率

臨床應用

  • 飲食對炎症、能量代謝、胰島素抵抗/T2D、自體免疫疾病的影響
  • 腸道微生物群的代謝與腸腦軸、腸道免疫軸的相互作用

可靠且再現性高

  • 可與其他 Biocrates 試劑或分析結果統整,取得更多分析意義
  • 絕對定量的數據分析生物標記物與治療標的

剖析數據意義

  • 進行數據解釋
  • 代謝組學轉化為可用的知識工具

分析糞便樣本中的中短鏈脂肪酸為研究腸道群結構和功能的重要方法,但短鏈脂肪酸具揮發性且檢體基質複雜,故分析不易。Biocrates 憑藉在不同學科領域多年的研究經驗,將代謝組學分析標準化,協助客戶利用代謝組學進行生醫研究,為疾病預防和個人化醫療提供新的見解。

Biocrates 代謝體分析試劑→