สรุปสั้นๆ
บทความนี้กล่าวถึงบทบาทของกรดไขมันสายสั้น (SCFAs) ในการควบคุมการเผาผลาญพลังงานของร่างกาย โดยเริ่มจากการผลิตโดยจุลินทรีย์ในลำไส้ การดูดซึมโดยร่างกาย และผลกระทบต่อการเผาผลาญพลังงานของร่างกาย บทความนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการศึกษาปริมาณการไหลเวียนของ SCFAs และกระบวนการเผาผลาญที่ควบคุมโดย SCFAs เพื่อให้เข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับบทบาทของ SCFAs ในการควบคุมการเผาผลาญพลังงานของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
- SCFAs มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการเผาผลาญพลังงานของร่างกาย
- การศึกษาปริมาณการไหลเวียนของ SCFAs และกระบวนการเผาผลาญที่ควบคุมโดย SCFAs เป็นสิ่งสำคัญ
อาหาร
แบคทีเรียในลำไส้ใหญ่ผลิต SCFAs จากคาร์โบไฮเดรตที่ไม่สามารถย่อยได้ ซึ่งผ่านลำไส้เล็กโดยไม่ถูกย่อย ปริมาณและชนิดของคาร์โบไฮเดรตที่ไม่สามารถย่อยได้ที่เข้าสู่ลำไส้ใหญ่ขึ้นอยู่กับปริมาณและชนิดของอาหารที่รับประทานในแต่ละวัน ส่วนประกอบหลักของไฟเบอร์ที่ผ่านลำไส้เล็กคือ พอลิแซ็กคาไรด์ของผนังเซลล์พืช โอลิโกแซ็กคาไรด์ และแป้งที่ต้านทานการย่อย อาหารของคนทั่วไปในสังคมตะวันตกมีไฟเบอร์ประมาณ 20-25 กรัมต่อวัน ในอาหารที่มีผลไม้และผักเป็นส่วนประกอบหลัก ปริมาณไฟเบอร์อาจสูงถึง 60 กรัมต่อวัน การหมักคาร์โบไฮเดรตที่เข้าสู่ลำไส้ใหญ่จะให้ SCFAs ประมาณ 400-600 มิลลิโมลต่อวัน ซึ่งเทียบเท่ากับการผลิต SCFAs ประมาณ 0.24-0.38 กิโลกรัมต่อน้ำหนักตัว 1 ชั่วโมง เทียบเท่ากับประมาณ 10% ของความต้องการแคลอรี่ของมนุษย์
การผลิต SCFAs โดยจุลินทรีย์ในลำไส้
การเปลี่ยนแปลงของไฟเบอร์ในอาหารส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบของจุลินทรีย์ในลำไส้ แม้ว่าอาหารจะเป็นตัวกำหนดหลักของจุลินทรีย์ในลำไส้ใหญ่ แต่พันธุกรรมของร่างกายและสภาพแวดล้อมในลำไส้ใหญ่ก็มีอิทธิพลอย่างมากต่อองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในลำไส้ใหญ่เช่นกัน กิจกรรมของจุลินทรีย์ส่งผลต่อสภาพแวดล้อมในลำไส้ใหญ่ ซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากของประชากรจุลินทรีย์ระหว่างบุคคล ในส่วนนี้จะกล่าวถึงความแตกต่างนี้ กลไกการผลิต SCFAs ของจุลินทรีย์ และปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบของจุลินทรีย์ การผลิต SCFAs ของจุลินทรีย์ และสภาพแวดล้อมในลำไส้ใหญ่
ผลกระทบของ SCFAs ต่อการเผาผลาญพลังงานของร่างกาย
SCFAs ที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ในลำไส้ใหญ่สามารถพบได้ในเลือดตับ เลือดประตู และเลือดส่วนปลาย SCFAs เหล่านี้ส่งผลต่อการเผาผลาญไขมัน น้ำตาล และคอเลสเตอรอลในเนื้อเยื่อต่างๆ ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่า SCFAs ถูกขนส่งจากลำไส้ใหญ่เข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตของร่างกาย และถูกนำไปใช้โดยอวัยวะต่างๆ ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นหรือโมเลกุลสัญญาณ การขนส่ง SCFAs ได้รับการศึกษาส่วนใหญ่ในเซลล์เยื่อบุลำไส้ใหญ่ ซึ่งเป็นเซลล์ของร่างกายที่ดูดซึม SCFAs เป็นอันดับแรก และพึ่งพา butyrate เป็นแหล่งพลังงานหลัก ตัวรับ SCFAs เป็นสาขาใหม่ของการวิจัยที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว เนื่องจากมีการค้นพบหน้าที่ใหม่ๆ ของตัวรับเหล่านี้มากขึ้น ในส่วนนี้จะกล่าวถึงการขนส่งและการเผาผลาญของ SCFAs โดยร่างกาย รวมถึงบทบาทในการควบคุมการเผาผลาญพลังงานของร่างกาย
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุลินทรีย์ในลำไส้ ปริมาณ SCFAs และการเผาผลาญพลังงานของร่างกาย
ความซับซ้อนของปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุลินทรีย์ในลำไส้ ปริมาณ SCFAs และการเผาผลาญพลังงานของร่างกายแสดงให้เห็นโดยรายงานที่ขัดแย้งกันในผู้ที่มีน้ำหนักเกินและผู้ที่ไม่มีจุลินทรีย์ในลำไส้ การให้ SCFAs ทางอาหารช่วยป้องกันหนูจากโรคอ้วนและการดื้อต่ออินซูลิน แต่หนู ob/ob ที่อ้วนและมนุษย์ที่อ้วนมีปริมาณ SCFAs ในลำไส้ใหญ่และอุจจาระเพิ่มขึ้น ไม่ชัดเจนว่าผลประโยชน์ของ SCFAs นั้นลดลงในผู้ที่มีน้ำหนักเกินหรือไม่ หรือผลกระทบนั้นไม่เพียงพอที่จะชดเชยอาหารที่ไม่ดีต่อสุขภาพหรือกรรมพันธุ์ที่ไม่เอื้ออำนวย
แนวโน้ม
SCFAs ได้รับการพิสูจน์แล้วอย่างชัดเจนว่ามีผลดีต่อการเผาผลาญพลังงานของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายด้าน อย่างไรก็ตาม รายละเอียดที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในความเข้าใจของกลไกโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังยังไม่สามารถอธิบายผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันในการศึกษาทางสรีรวิทยาได้ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะขาดข้อมูลของมนุษย์ เนื่องจากผลลัพธ์ที่ได้จากหนูไม่สามารถนำไปใช้กับมนุษย์ได้โดยตรง โดยพื้นฐานแล้ว สาขานี้ถูกขัดขวางอย่างรุนแรงจากการขาดข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณการไหลเวียนของ SCFAs และกระบวนการเผาผลาญที่ควบคุมโดย SCFAs การศึกษาส่วนใหญ่รายงานความเข้มข้นของเมตาโบไลต์หรือระดับของการถอดรหัส แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้สะท้อนการเปลี่ยนแปลงของปริมาณการไหลเวียนเสมอไป มีคำถามหลายข้อที่ต้องได้รับการแก้ไข: 1) ปริมาณการไหลเวียนของ SCFAs ในร่างกายคืออะไรภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน? 2) SCFAs เหล่านี้ส่งผลต่อปริมาณการไหลเวียนของน้ำตาลและไขมันอย่างไรผ่านบทบาทคู่ของพวกมันในฐานะสารตั้งต้นและตัวควบคุม? 3) เราสามารถหาปริมาณบทบาทของเนื้อเยื่อและฮอร์โมนที่แตกต่างกันได้หรือไม่? 4) ความต้องการของร่างกายสำหรับ SCFAs เฉพาะส่งผลต่อการเผาผลาญของจุลินทรีย์หรือไม่? 5) ผลกระทบที่แตกต่างกันและขัดแย้งกันทำงานในช่วงเวลาใด?
แนวทางเชิงปริมาณและการแก้ไขเวลาสำหรับคำถามเหล่านี้ควรนำเราไปสู่ความก้าวหน้าอย่างมากในการไขความกระจ่างเกี่ยวกับบทบาทของ SCFAs ในการเผาผลาญพลังงานของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
