Fermentasi Bakteri Kolon dan Asam Lemak Rantai Pendek

Fermentasi bakteri kolon adalah pemecahan anaerobik, oleh mikrobiota padat yang tinggal di usus besar, terhadap karbohidrat makanan dan pati resisten yang lolos dari pencernaan dan penyerapan di usus halus. Produk utamanya adalah asam lemak rantai pendek asetat, propionat, dan butirat, yang mengasamkan lumen, menyediakan energi bagi kolonosit dan inang, serta bertindak sebagai molekul pemberi sinyal.

Definition

Fermentasi bakteri kolon adalah metabolisme anaerobik mikroba dari karbohidrat yang tidak tercerna di usus besar, menghasilkan asam lemak rantai pendek (terutama asetat, propionat, dan butirat) bersama dengan gas.

Scope

Topik ini mencakup substrat dan komunitas mikroba yang terlibat dalam fermentasi kolon, produksi dan proporsi perkiraan asam lemak rantai pendek utama, penyerapan dan nasib metaboliknya, serta peran butirat sebagai bahan bakar utama kolonosit. Ini adalah materi referensi tentang fisiologi normal.

Core questions

• Substrat makanan apa yang mencapai kolon dan difermentasi di sana?
• Asam lemak rantai pendek apa yang dihasilkan, dan dalam proporsi perkiraan berapa?
• Bagaimana asam lemak rantai pendek diserap dan dimetabolisme oleh inang?
• Mengapa butirat sangat penting untuk epitel kolon?

Key concepts

• Pati resisten dan polisakarida non-pati sebagai substrat
• Fermentasi sakarolitik anaerobik
• Asetat, propionat, dan butirat
• Rasio molar perkiraan 60:20:20 dari SCFA utama
• Butirat sebagai sumber energi kolonosit yang disukai
• Pengasaman luminal oleh SCFA
• Reseptor asam lemak bebas (FFAR2/FFAR3) sebagai sensor SCFA
• Metabolisme hepatik dan perifer SCFA yang diserap

Mechanisms

Karbohidrat makanan yang tidak dicerna di usus halus – pati resisten, polisakarida non-pati, dan beberapa oligosakarida – mencapai kolon, tempat mikrobiota anaerobik memfermentasinya. Produk akhir yang dominan adalah asam lemak rantai pendek asetat, propionat, dan butirat, yang umumnya hadir dalam rasio molar sekitar 60:20:20, bersama dengan gas hidrogen, karbon dioksida, dan pada beberapa individu metana. Konsentrasi tertinggi ditemukan di kolon proksimal, tempat substrat paling melimpah, dan menurun secara distal seiring dengan konsumsi substrat. Asam-asam ini sebagian besar diserap melintasi epitel kolon; butirat secara preferensial diambil dan dioksidasi oleh kolonosit sebagai sumber energi utamanya, sementara asetat dan propionat masuk ke dalam darah portal, di mana propionat sebagian besar dibersihkan oleh hati dan asetat mencapai sirkulasi perifer (Cummings et al., 1987; Bergman, 1990). Selain kontribusi kalorinya, asam lemak rantai pendek menurunkan pH luminal dan bertindak sebagai molekul pemberi sinyal melalui reseptor asam lemak bebas dan jalur lainnya (den Besten et al., 2013; Koh et al., 2016).

Clinical relevance

Fermentasi dan produksi asam lemak rantai pendek menghubungkan asupan serat makanan, mikrobiota usus, dan pasokan energi epitel kolon, serta membentuk latar belakang fisiologis untuk minat pada serat dan mikrobioma. Entri ini menjelaskan fisiologi normal dan bukan merupakan dasar untuk resep atau pengobatan diet individu.

Evidence & guidelines

Kuantitas dan nasib metabolik yang dirangkum di sini berasal dari pengukuran asam lemak rantai pendek pada isi kolon dan darah portal manusia (Cummings et al., 1987) serta dari tinjauan fisiologis dan biokimia (Bergman, 1990; den Besten et al., 2013; Koh et al., 2016); tidak ada pedoman praktik klinis yang digunakan untuk topik fisiologi normal ini.

History

Pengakuan bahwa kolon manusia adalah organ fermentatif yang menghasilkan asam lemak rantai pendek dikonsolidasikan oleh pengukuran Cummings dan rekan-rekannya pada tahun 1987 di seluruh isi kolon manusia dan darah portal, hepatik, dan vena, berdasarkan pekerjaan komparatif tentang energetika asam lemak volatil (Bergman, 1990). Tinjauan selanjutnya mengintegrasikan temuan-temuan ini dengan mikrobiota usus dan pensinyalan inang (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

Apa itu asam lemak rantai pendek dan dari mana asalnya?

Mereka adalah asam organik kecil – terutama asetat, propionat, dan butirat – yang dihasilkan ketika bakteri kolon memfermentasi karbohidrat makanan dan pati resisten yang tidak diserap di usus halus.

Mengapa butirat dianggap penting untuk kolon?

Butirat adalah sumber energi pilihan kolonosit, sel-sel yang melapisi kolon, yang mengambil dan mengoksidasinya lebih disukai daripada glukosa; ini adalah salah satu produk utama fermentasi bakteri.