Kolonik Bakteriyel Fermantasyon ve Kısa Zincirli Yağ Asitleri
Kolonik bakteriyel fermantasyon, ince bağırsakta sindirimden ve emilimden kaçan diyet karbonhidratının ve dirençli nişastanın, kalın bağırsağın yoğun yerleşik mikrobiyotası tarafından anaerobik olarak parçalanmasıdır. Başlıca ürünler asetat, propiyonat ve bütirat gibi kısa zincirli yağ asitleridir; bunlar lümeni asitlendirmekte, kolonositlere ve konağa enerji sağlamakta ve sinyal molekülleri olarak işlev görmektedir.
Tanım
Kolonik bakteriyel fermantasyon, kalın bağırsakta sindirilmemiş karbonhidratın mikrobiyal anaerobik metabolizması olup, gazlarla birlikte kısa zincirli yağ asitleri (başlıca asetat, propiyonat ve bütirat) oluşturmaktadır.
Kapsam
Bu konu, kolonik fermantasyonda yer alan substratları ve mikrobiyal toplulukları, başlıca kısa zincirli yağ asitlerinin üretimini ve yaklaşık oranlarını, emilimlerini ve metabolik akıbetlerini ve bütiratın birincil kolonosit yakıtı olarak rolünü kapsamaktadır. Bu, normal fizyolojiye ilişkin bir referans materyalidir.
Temel sorular
- Hangi diyet substratları kolona ulaşır ve orada fermente edilir?
- Hangi kısa zincirli yağ asitleri üretilir ve yaklaşık olarak hangi oranlarda bulunur?
- Kısa zincirli yağ asitleri konak tarafından nasıl emilir ve metabolize edilir?
- Bütirat, kolonik epitel için neden özellikle önemlidir?
Anahtar kavramlar
- Substrat olarak dirençli nişasta ve nişasta dışı polisakkaritler
- Anaerobik sakkarolitik fermantasyon
- Asetat, propiyonat ve bütirat
- Başlıca kısa zincirli yağ asitlerinin yaklaşık 60:20:20 molar oranı
- Tercih edilen kolonosit enerji kaynağı olarak bütirat
- Kısa zincirli yağ asitleri tarafından lümen asitlenmesi
- Kısa zincirli yağ asidi sensörleri olarak serbest yağ asidi reseptörleri (FFAR2/FFAR3)
- Emilen kısa zincirli yağ asitlerinin hepatik ve periferik metabolizması
Mekanizmalar
İnce bağırsakta sindirilmeyen diyet karbonhidratı – dirençli nişasta, nişasta dışı polisakkaritler ve bazı oligosakkaritler – kolona ulaşmakta ve burada anaerobik mikrobiyota tarafından fermente edilmektedir. Baskın son ürünler, tipik olarak yaklaşık 60:20:20 molar oranında bulunan asetat, propiyonat ve bütirat gibi kısa zincirli yağ asitleri ile birlikte hidrojen, karbondioksit ve bazı bireylerde metan gazlarıdır. Konsantrasyonlar, substratın en bol olduğu proksimal kolonda en yüksek olup, substrat tüketildikçe distalde azalmaktadır. Asitler büyük ölçüde kolonik epitelden emilmektedir; bütirat, kolonositler tarafından birincil enerji kaynakları olarak tercihen alınmakta ve oksitlenmekte, asetat ve propiyonat ise portal kana geçmektedir. Portal kandaki propiyonat büyük ölçüde karaciğer tarafından temizlenirken, asetat periferik dolaşıma ulaşmaktadır (Cummings et al., 1987; Bergman, 1990). Kalorik katkılarının ötesinde, kısa zincirli yağ asitleri lümen pH'ını düşürmekte ve serbest yağ asidi reseptörleri ve diğer yollar aracılığıyla sinyal molekülleri olarak işlev görmektedir (den Besten et al., 2013; Koh et al., 2016).
Klinik önem
Fermantasyon ve kısa zincirli yağ asidi üretimi, diyet lifi alımı, bağırsak mikrobiyotası ve kolonik epitelin enerji temini arasında bağlantı kurmakta ve lif ile mikrobiyoma olan ilginin fizyolojik arka planını oluşturmaktadır. Bu girdi, normal fizyolojiyi tanımlamakta olup, bireysel diyet reçetesi veya tedavi için bir temel teşkil etmemektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Burada özetlenen miktarlar ve metabolik akıbetler, kolon içeriği ile portal kandaki kısa zincirli yağ asitlerinin insan ölçümlerinden (Cummings et al., 1987) ve fizyolojik ve biyokimyasal derlemelerden (Bergman, 1990; den Besten et al., 2013; Koh et al., 2016) elde edilmektedir; bu normal fizyoloji konusu için herhangi bir klinik uygulama kılavuzuna başvurulmamaktadır.
Tarihçe
İnsan kolonunun kısa zincirli yağ asitleri üreten fermantatif bir organ olduğu bilgisi, uçucu yağ asidi enerjisi üzerine yapılan karşılaştırmalı çalışmalara (Bergman, 1990) dayanarak, Cummings ve arkadaşlarının 1987'de insan kolon içeriği ile portal, hepatik ve venöz kan üzerindeki ölçümleriyle pekiştirilmiştir. Sonraki derlemeler, bu bulguları bağırsak mikrobiyotası ve konak sinyalizasyonu ile bütünleştirmiştir (den Besten et al., 2013; Koh et al., 2016).
Öne çıkan isimler
- John H. Cummings
- George T. Macfarlane
- E. N. Bergman
- Fredrik Bäckhed
İlgili konular
Temel eserler
- cummings-1987
- bergman-1990
- koh-2016
Sıkça sorulan sorular
- Kısa zincirli yağ asitleri nelerdir ve nereden gelirler?
- Bunlar, ince bağırsakta emilmeyen diyet karbonhidratı ve dirençli nişasta kolonik bakteriler tarafından fermente edildiğinde üretilen küçük organik asitlerdir – başlıca asetat, propiyonat ve bütirat.
- Bütirat neden kolon için önemli kabul edilir?
- Bütirat, kolonu döşeyen hücreler olan kolonositlerin tercih ettiği enerji kaynağıdır; kolonositler bütiratı glikoza tercih ederek alır ve oksitler; bütirat, bakteriyel fermantasyonun ana ürünlerinden biridir.