माइक्रोबायोटा-फाइबर किण्वन और शॉर्ट-चेन फैटी एसिड उत्पादन

जब किण्वन योग्य आहार फाइबर और प्रतिरोधी कार्बोहाइड्रेट बड़ी आंत तक पहुँचते हैं, तो अवायवीय आंत बैक्टीरिया उन्हें तोड़ते हैं और गैसों के साथ-साथ शॉर्ट-चेन फैटी एसिड, मुख्य रूप से एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट का उत्पादन करते हैं। यह माइक्रोबियल किण्वन गैर-पचने योग्य कार्बोहाइड्रेट और मेजबान शरीर विज्ञान के बीच केंद्रीय जैव रासायनिक कड़ी है।

Definition

माइक्रोबायोटा-फाइबर किण्वन कोलन बैक्टीरिया द्वारा गैर-पचने योग्य कार्बोहाइड्रेट का अवायवीय अपचय है, जिससे हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन जैसी गैसों के साथ-साथ शॉर्ट-चेन फैटी एसिड (दो से छह कार्बन के कार्बनिक एसिड, मुख्य रूप से एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट) उत्पन्न होते हैं।

Scope

यह विषय बताता है कि कोलन माइक्रोबायोटा गैर-पचने योग्य कार्बोहाइड्रेट का किण्वन कैसे करता है, उत्पादित होने वाले प्रमुख शॉर्ट-चेन फैटी एसिड और उनके अनुमानित मोलर अनुपात, कोलनोसाइट्स और यकृत में इन एसिड का चयापचय भाग्य, और माइक्रोबियल समुदाय और श्लेष्म बाधा के लिए कम फाइबर उपलब्धता के परिणाम। यह पोषण जैव रसायन के भीतर एक यांत्रिक अवलोकन है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

• कोलन बैक्टीरिया फाइबर का किण्वन कैसे करते हैं, और इसके परिणामस्वरूप कौन से शॉर्ट-चेन फैटी एसिड बनते हैं?
• एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट के चयापचय भाग्य और सिग्नलिंग भूमिकाएं क्या हैं?
• जब किण्वन योग्य फाइबर दुर्लभ होता है तो माइक्रोबायोटा और श्लेष्म बाधा का क्या होता है?

Key concepts

• अवायवीय किण्वन
• एसीटेट, प्रोपियोनेट, ब्यूटिरेट
• सूक्ष्मजीवों के बीच क्रॉस-फीडिंग
• कोलनोसाइट ईंधन के रूप में ब्यूटिरेट
• SCFA रिसेप्टर्स (FFAR2/FFAR3)
• श्लेष्म-अपघटन करने वाला माइक्रोबायोटा

Mechanisms

सैकरोलिटिक अवायवीय गैर-पचने योग्य कार्बोहाइड्रेट को मोनोसैकेराइड में हाइड्रोलाइज करते हैं और उन्हें ग्लाइकोलिटिक और संबंधित मार्गों के माध्यम से शॉर्ट-चेन फैटी एसिड में किण्वित करते हैं, आमतौर पर 60:20:20 के क्रम में एसीटेट-प्रोपियोनेट-ब्यूटिरेट अनुपात में, जिसमें प्रजातियों के बीच क्रॉस-फीडिंग प्राथमिक डिग्रेडर को ब्यूटिरेट उत्पादकों से जोड़ती है। ब्यूटिरेट कोलनोसाइट्स का पसंदीदा ऊर्जा सब्सट्रेट है, एसीटेट और प्रोपियोनेट अवशोषित होते हैं और यकृत और परिधि तक पहुंचते हैं, और शॉर्ट-चेन फैटी एसिड मुक्त फैटी एसिड रिसेप्टर्स पर सिग्नलिंग अणुओं के रूप में भी कार्य करते हैं जो आंत हार्मोन रिलीज और मेजबान चयापचय को प्रभावित करते हैं। जब किण्वन योग्य फाइबर सीमित होता है, तो माइक्रोबायोटा के कुछ हिस्से मेजबान श्लेष्म ग्लाइकोप्रोटीन को नीचा दिखाने लगते हैं, जो प्रायोगिक मॉडल में कोलन श्लेष्म बाधा को नष्ट कर सकता है।

Clinical relevance

शॉर्ट-चेन फैटी एसिड इस बात पर शोध का केंद्र बिंदु हैं कि आहार और माइक्रोबायोम चयापचय और आंत स्वास्थ्य से कैसे संबंधित हैं, और किण्वन मार्ग बताता है कि किण्वन योग्य फाइबर शारीरिक रूप से सक्रिय क्यों है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए तंत्र और प्रायोगिक निष्कर्षों का सारांश प्रस्तुत करती है और व्यक्तिगत आहार या चिकित्सीय सिफारिशें प्रदान नहीं करती है।

Evidence & guidelines

अधिकांश यांत्रिक समझ इन विट्रो किण्वन प्रणालियों और पशु मॉडल से प्राप्त होती है, जिसमें नियंत्रित भोजन और अवलोकन संबंधी अध्ययनों से मानव साक्ष्य मिलते हैं; समीक्षाएं चेतावनी देती हैं कि शॉर्ट-चेन फैटी एसिड तंत्र को स्वास्थ्य परिणामों में अनुवादित करना एक सक्रिय क्षेत्र बना हुआ है।

History

यह समझ कि कोलन एक किण्वन अंग है जो अवशोषित होने योग्य शॉर्ट-चेन फैटी एसिड का उत्पादन करता है, बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में विकसित हुई, जिसने फाइबर के निष्क्रिय थोक से एक चयापचय रूप से महत्वपूर्ण माइक्रोबियल पारिस्थितिकी तंत्र के लिए एक सक्रिय सब्सट्रेट के रूप में दृष्टिकोण को नया रूप दिया। बाद के काम ने नियंत्रित मॉडल में फाइबर की कमी को श्लेष्म-परत के क्षरण और रोगज़नक़ संवेदनशीलता से जोड़ा।

Debates

शॉर्ट-चेन फैटी एसिड मेजबान चयापचय परिणामों को कितनी सीधे प्रभावित करते हैं?

शॉर्ट-चेन फैटी एसिड विशिष्ट रिसेप्टर्स के माध्यम से संकेत देते हैं और ऊर्जा सब्सट्रेट के रूप में कार्य करते हैं, लेकिन जिस हद तक उनका उत्पादन मनुष्यों में फाइबर के चयापचय लाभों की व्याख्या करता है, बनाम फाइबर-समृद्ध आहार के अन्य प्रभाव, अभी भी बहस का विषय है।

Key figures

• Gijs den Besten
• Emanuel Canfora
• Mahesh Desai
• Eric Martens

Seminal works

• den-besten-2013
• canfora-2015
• desai-2016

Frequently asked questions

फाइबर किण्वन से कौन से शॉर्ट-चेन फैटी एसिड उत्पन्न होते हैं?

मुख्य रूप से एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट, आमतौर पर लगभग 60:20:20 के मोलर अनुपात में, साथ ही हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसें।

ब्यूटिरेट को विशेष रूप से महत्वपूर्ण क्यों माना जाता है?

ब्यूटिरेट कोलन को अस्तर करने वाली कोशिकाओं (कोलनोसाइट्स) के लिए ऊर्जा का पसंदीदा स्रोत है और आंत बाधा को बनाए रखने और स्थानीय कोशिका कार्य को विनियमित करने में इसकी भूमिकाओं के लिए इसका अध्ययन किया जाता है।