以短鏈脂肪酸檢測整合腸道菌與疾病的關係

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前言
短鏈脂肪酸 (SCFAs)
SCFAs 的生成
SCFAs 的好處
Biocrates 代謝體分析服務 – SCFAs

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