बृहदान्त्र में जीवाणु किण्वन और लघु-श्रृंखला फैटी एसिड

बृहदान्त्र में जीवाणु किण्वन बड़ी आंत के सघन निवासी माइक्रोबायोटा द्वारा आहार कार्बोहाइड्रेट और प्रतिरोधी स्टार्च का अवायवीय अपघटन है जो छोटी आंत में पाचन और अवशोषण से बच गया था। इसके मुख्य उत्पाद लघु-श्रृंखला फैटी एसिड एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट हैं, जो लुमेन को अम्लीय करते हैं, कोलोनोसाइट्स और मेजबान को ऊर्जा प्रदान करते हैं, और सिग्नलिंग अणुओं के रूप में कार्य करते हैं।

Definition

बृहदान्त्र में जीवाणु किण्वन बड़ी आंत में अपचित कार्बोहाइड्रेट का माइक्रोबियल अवायवीय चयापचय है, जिससे गैसों के साथ लघु-श्रृंखला फैटी एसिड (मुख्यतः एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट) प्राप्त होते हैं।

Scope

यह विषय बृहदान्त्र किण्वन में शामिल सब्सट्रेट्स और माइक्रोबियल समुदायों, प्रमुख लघु-श्रृंखला फैटी एसिड के उत्पादन और अनुमानित अनुपात, उनके अवशोषण और चयापचय भाग्य, और कोलोनोसाइट के प्राथमिक ईंधन के रूप में ब्यूटिरेट की भूमिका को शामिल करता है। यह सामान्य शरीर विज्ञान पर संदर्भ सामग्री है।

Core questions

• कौन से आहार सब्सट्रेट बृहदान्त्र तक पहुँचते हैं और वहाँ किण्वित होते हैं?
• कौन से लघु-श्रृंखला फैटी एसिड उत्पन्न होते हैं, और किस अनुमानित अनुपात में?
• मेजबान द्वारा लघु-श्रृंखला फैटी एसिड कैसे अवशोषित और चयापचय होते हैं?
• ब्यूटिरेट बृहदान्त्र उपकला के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण क्यों है?

Key concepts

• प्रतिरोधी स्टार्च और गैर-स्टार्च पॉलीसेकेराइड सब्सट्रेट के रूप में
• अवायवीय सैकरोलिटिक किण्वन
• एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट
• प्रमुख एससीएफए का अनुमानित 60:20:20 मोलर अनुपात
• पसंदीदा कोलोनोसाइट ऊर्जा स्रोत के रूप में ब्यूटिरेट
• एससीएफए द्वारा ल्यूमिनल अम्लीकरण
• एससीएफए सेंसर के रूप में मुक्त फैटी एसिड रिसेप्टर्स (एफएफएआर2/एफएफएआर3)
• अवशोषित एससीएफए का यकृत और परिधीय चयापचय

Mechanisms

आहार कार्बोहाइड्रेट जो छोटी आंत में पचता नहीं है - प्रतिरोधी स्टार्च, गैर-स्टार्च पॉलीसेकेराइड, और कुछ ओलिगोसेकेराइड - बृहदान्त्र तक पहुँचता है, जहाँ अवायवीय माइक्रोबायोटा इसे किण्वित करता है। प्रमुख अंतिम उत्पाद लघु-श्रृंखला फैटी एसिड एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट हैं, जो सामान्यतः लगभग 60:20:20 के मोलर अनुपात में मौजूद होते हैं, साथ ही हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और कुछ व्यक्तियों में मीथेन गैसें भी होती हैं। सांद्रता समीपस्थ बृहदान्त्र में सबसे अधिक होती है, जहाँ सब्सट्रेट सबसे प्रचुर मात्रा में होता है, और जैसे-जैसे सब्सट्रेट का उपभोग होता है, यह दूरस्थ रूप से घटती जाती है। एसिड बृहदान्त्र उपकला के माध्यम से बड़े पैमाने पर अवशोषित होते हैं; ब्यूटिरेट को कोलोनोसाइट्स द्वारा उनके मुख्य ऊर्जा स्रोत के रूप में अधिमानतः ग्रहण और ऑक्सीकृत किया जाता है, जबकि एसीटेट और प्रोपियोनेट पोर्टल रक्त में चले जाते हैं, जहाँ प्रोपियोनेट को यकृत द्वारा बड़े पैमाने पर साफ किया जाता है और एसीटेट परिधीय परिसंचरण तक पहुँचता है (Cummings et al., 1987; Bergman, 1990)। उनके कैलोरी योगदान से परे, लघु-श्रृंखला फैटी एसिड ल्यूमिनल पीएच को कम करते हैं और मुक्त फैटी एसिड रिसेप्टर्स और अन्य मार्गों के माध्यम से सिग्नलिंग अणुओं के रूप में कार्य करते हैं (den Besten et al., 2013; Koh et al., 2016)।

Clinical relevance

किण्वन और लघु-श्रृंखला फैटी एसिड का उत्पादन आहार फाइबर सेवन, आंत माइक्रोबायोटा और बृहदान्त्र उपकला ऊर्जा आपूर्ति को जोड़ता है, और वे फाइबर और माइक्रोबायोम में रुचि के लिए शारीरिक पृष्ठभूमि बनाते हैं। यह प्रविष्टि सामान्य शरीर विज्ञान का वर्णन करती है और व्यक्तिगत आहार निर्धारण या उपचार का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

यहां संक्षेपित मात्राएँ और चयापचय भाग्य बृहदान्त्र सामग्री और पोर्टल रक्त में लघु-श्रृंखला फैटी एसिड के मानव मापन (Cummings et al., 1987) और शारीरिक और जैव रासायनिक समीक्षाओं (Bergman, 1990; den Besten et al., 2013; Koh et al., 2016) से प्राप्त होते हैं; इस सामान्य-शरीर विज्ञान विषय के लिए कोई नैदानिक ​​अभ्यास दिशानिर्देश लागू नहीं किया गया है।

History

यह मान्यता कि मानव बृहदान्त्र लघु-श्रृंखला फैटी एसिड का उत्पादन करने वाला एक किण्वन अंग है, कम्मिंग्स और सहयोगियों के 1987 के मानव बृहदान्त्र सामग्री और पोर्टल, यकृत और शिरापरक रक्त के मापन द्वारा समेकित हुई, जो वाष्पशील फैटी एसिड ऊर्जा विज्ञान पर तुलनात्मक कार्य पर आधारित थी (Bergman, 1990)। बाद की समीक्षाओं ने इन निष्कर्षों को आंत माइक्रोबायोटा और मेजबान सिग्नलिंग के साथ एकीकृत किया (den Besten et al., 2013; Koh et al., 2016)।

Key figures

• John H. Cummings
• George T. Macfarlane
• E. N. Bergman
• Fredrik Bäckhed

Seminal works

• cummings-1987
• bergman-1990
• koh-2016

Frequently asked questions

लघु-श्रृंखला फैटी एसिड क्या हैं और वे कहाँ से आते हैं?

वे छोटे कार्बनिक एसिड हैं - मुख्य रूप से एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट - जो तब उत्पन्न होते हैं जब बृहदान्त्र के जीवाणु आहार कार्बोहाइड्रेट और प्रतिरोधी स्टार्च को किण्वित करते हैं जो छोटी आंत में अवशोषित नहीं हुए थे।

ब्यूटिरेट को बृहदान्त्र के लिए महत्वपूर्ण क्यों माना जाता है?

ब्यूटिरेट कोलोनोसाइट्स, बृहदान्त्र को अस्तर करने वाली कोशिकाओं का पसंदीदा ऊर्जा स्रोत है, जो इसे ग्लूकोज की तुलना में प्राथमिकता से ग्रहण और ऑक्सीकृत करती हैं; यह जीवाणु किण्वन के मुख्य उत्पादों में से एक है।