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人類與動物消化道中的菌相組成十分複雜,腸道菌在人類和動物的營養代謝中扮演極重要的角色。食物進入腸道後,有些細菌參與複雜的大分子代謝,其代謝產物可能也是其它細菌的營養來源,其中的交互作用構成腸道的代謝環境。
什麼是短鏈脂肪酸?
短鏈脂肪酸 (short-chain fatty acids, SCFAs) 也稱揮發性脂肪酸 (Volatile fatty acids, VFA),為少於六個碳的有機酸,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,為腸道細胞提供能量、促進分化、維持黏膜健康、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,短鏈脂肪酸可促進血清素的製造、調節身體部分免疫細胞以達到抗發炎、抗菌及抗腫瘤等效用。
短鏈脂肪酸的來源
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,主要由厭氧菌發酵膳食纖維產生。進入結腸的食糜包含許多物質,例如多醣、寡醣和蛋白質等,再透過結腸中的微生物分解食糜並獲得能量與碳源,這些發酵作用也進一步產生不同產物,例如有機酸、短鏈脂肪酸、乙醇或二氧化碳等。
短鏈脂肪酸的重要性
丁酸鹽利腸,減炎抗腫瘤
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進而達到抗癌功效[1],如丁酸鹽和丙酸能夠激活結腸癌細胞中的 GPR43 蛋白,進而抑制腫瘤生長並誘發癌細胞死亡。
許多研究發現短鏈脂肪酸可促進腸道健康,其中大多數的文獻都在討論丁酸鹽與腸道疾病之間的關連。例如討論丁酸鹽作為炎症性腸病 (Inflammatory bowel disease, IBD) 治療方法的可行性[2];在其他臨床研究中也指出輕度至中度克羅氏病患者在口服丁酸鹽後,有近七成的患者腸道炎症明顯緩解,不適症狀也有顯著改善[3]。
改善腦部健康
腸腦軸 (Gut-brain axis) 的研究一直頗受關注,而短鏈脂肪酸與腦部發展及疾病亦有關連,除了可促進腸嗜鉻細胞 (Enterochromaffin cell, EC) 產生血清素之外;也在帕金森氏症患者身上發現,當體內腸道菌群改變或發生腸道發炎等情況,糞便中的短鏈脂肪酸含量也與病況顯著相關性[4]。
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一般兒童低,而害菌,如梭狀芽孢桿菌 (Clostridium) 含量則較高。在服用益生菌與果寡糖 (Fructooligosaccharide, FOS) 後,腸道益菌與短鏈脂肪酸水平提高、害菌數量降低,對於ASD兒童的語言、社交及腸道問題亦有所改善[5]。這些研究都說明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 – SCFA+ assay
脂肪酸代謝分析為微生物組與宿主健康提供重要見解
短鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸是供給能量的重要代謝物,同時也是參與調節碳水化合物和脂質代謝的訊息傳遞分子、腸道微生物組-免疫軸和腸腦軸的調節因子。短鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸代謝異常可能導致多種疾病,包含糖尿病、神經退化性疾病和癌症。因此,對短鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸的綜合分析,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。
分析特點
覆蓋廣泛 – 為市面上針對短鏈、支鏈和中鏈脂肪酸涵蓋範圍最廣的檢測 – 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、胰島素抗性/T2D、自體免疫疾病的影響 – 腸道微生物群的代謝與腸腦軸、腸道免疫軸之間的相互作用 | |
再現性高 – 可與其他Biocrates試劑盒或檢測結果整合,統整更多數據意義 – 絕對定量的數據分析,協助生物標記物與治療標的的研究 | |
剖析數據意義 – 協助進行數據解釋 – 代謝組學轉化為可用的知識工具 |
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Short-chain fatty acid PLUS assay
研究微生物組與代謝健康的理想組合
- 短鏈脂肪酸 (Short-chain fatty acids, SCFAs)
- 微生物代謝物對於代謝健康、能量代謝和免疫平衡的影響
- 支鏈脂肪酸 (Branched-chain fatty acids, BCFAs)
- 以飲食為基礎的腸道菌所介導的腸腦軸
- 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
短鏈脂肪酸是重要的組織特異性能量和信號分子
中鏈脂肪酸除了可作為能量來源,亦具有組織特異性代謝調節的功能
分析樣本規格要求
- 60μL 血漿|血清
- 200-500mg 糞便 (濕重)
- 50mg 為最低容忍量
- 建議三點採樣
- 若有其它樣品類型的分析需求,請與世翔國際聯繫討論。
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涵蓋代謝物種類
※ 點我看SCFA+ brochure
※ 點我看原廠介紹
Biocrates 技術方法經優化與驗證
SCFA+ Assay
通過Biocrates的檢測方法最多可分析19種代謝物,還蓋範圍除了短鏈脂肪酸 (至多6個碳原子),還包含中鏈脂肪酸 (7~12個碳原子)。方法的校準範圍以針對糞便樣本進行優化,分析方法驗證是根據歐洲EMA和美國FDA設立的指南進行。
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參考文獻
- Cook, N. (1998). Review article: short chain fatty acids in health and disease. Alimentary Pharmacology & Therapeutics, 12(6), 499–507.
- Venegas, D. P. (2019). Short chain fatty acids (SCFAs)-Mediated gut epithelial and immune regulation and its relevance for inflammatory bowel diseases. Frontiers in Immunology, 10.
- Di Sabatino, A. (2005). Oral butyrate for mildly to moderately active Crohn’s disease. Alimentary Pharmacology & Therapeutics, 22(9), 789–794.
- Aho, V. T. E. (2021). Relationships of gut microbiota, short-chain fatty acids, inflammation, and the gut barrier in Parkinson’s disease. Molecular Neurodegeneration, 16(1).
- Wang, Y. (2020). Probiotics and fructo-oligosaccharide intervention modulate the microbiota-gut brain axis to improve autism spectrum reducing also the hyper-serotonergic state and the dopamine metabolism disorder. Pharmacological Research, 157, 104784.