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短链脂肪酸与心血管疾病关系研究进展

2020-02-13张中和

解放军医药杂志 2020年10期
关键词:小鼠研究

张中和,夏 豪

随着经济的发展及生活水平的提高,心血管疾病已成为世界范围内导致人类死亡的首要危险因素。遗传因素、环境因素及其共同作用是心血管疾病的发病基础,但是研究表明遗传变异占心血管疾病危险因素的一小部分(<20%),可见环境因素在心血管疾病的发生发展中起主导作用[1]。饮食摄入是人类最大的环境暴露,食物影响肠道微生物的结构及代谢,肠道微生物产生氧化三甲胺、短链脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)等代谢产物,在胃肠道疾病、癌症和心血管疾病中扮演重要角色[1-3]。本文就SCFA与心血管疾病的研究进展进行概述。

1 SCFA及其受体

SCFA是碳原子数在2~6的脂肪酸,主要包括乙酸、丙酸及丁酸,在人体中,SCFA主要是由膳食纤维和抗性淀粉在盲肠和结肠经肠道微生物发酵产生[4]。肠道有1×1014个微生物,其中厚壁菌门和拟杆菌门占90%以上[5],通过16s RNA、宏基因组学等技术分析显示产生SCFA的微生物主要是厚壁菌门梭状芽孢杆菌纲梭状芽孢杆菌目疣微菌科及优杆菌属[4]。在近端结肠中SCFA的总量为70~140 mmol/L,在远端结肠其总量降为20~70 mmol/L,部分SCFA以非离子化形式通过简单扩散直接穿过上皮黏膜屏障,绝大多数的SCFA以离子化的形式通过与碳酸氢盐以1∶1的形式交换、氢耦联单羧酸转运蛋白-1(the hydrogen-coupled monocarboxylate transporter 1, MCT1)、MCT2和MCT4及钠耦联单羧酸转运蛋白-1(sodium-coupled monocarboxylate transporter 1, SMCT1)等方式透过上皮黏膜屏障[4,6-7]。健康成人外周血中SCFA的浓度估计:乙酸盐为100~150 μmol/L,丙酸盐为4~5 μmol/L,丁酸盐为1~3 μmol/L,提示外周血中SCFA的浓度比在肠道要低得多[4]。SCFA通过两种机制发挥其生理作用,第一种是通过抑制组蛋白脱乙酰化酶(histone deacetylases, HDACs)使赖氨酸残基乙酰化,促进转录因子与启动子区域结合调节基因的表达[8];第二种是通过与G蛋白耦联受体(G-protein-coupled receptors, GPCRs)结合介导其生物学功能,由SCFA激活的GPCRs主要有四种:GPR41/FFAR3、GPR43/FFAR2、GPR109A、Olfr78,这些受体广泛表达于肠道上皮细胞、脂肪细胞、免疫系统(单核巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、调节性T细胞、树突状细胞)、外周神经细胞、骨骼肌细胞、血管平滑肌细胞、血管内皮细胞、球旁细胞等[4,8-9]。……

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