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短链脂肪酸 (Short-chain Fatty Acids,SCFA)是肠道细菌代谢的产物,与肠道菌群失调的识别相关。最常见的微生物组代谢物产物包括丁酸、丙酸和乙酸,它们受到饮食、年龄、共存疾病和其他因素的影响。
妊娠期间肠道会发生一系列改变,包括肠道运动时间的增加,营养吸收的增加以及肠道菌群的改变。其中,肠道菌群的改变,可通过其代谢产物短链脂肪酸,影响孕期的代谢状态,并决定胎儿的发育和代谢编程,对孕产妇健康和新生儿发育至关重要。了解孕期肠道菌群及其调节机制可能有助于妊娠管理[1]。
一、肠道微生物产生的短链脂肪酸的种类
体内的短链脂肪酸可由糖酵解产生,细菌在结肠近端发酵碳水化合物(多糖和寡糖)导致短链脂肪酸的产生,而氨基酸或蛋白质的发酵则主要产生支链短链脂肪酸。SCFAs包括:乙酸(C2:0)、丙酸(C3:0)、丁酸(C4:0)、戊酸(C5:0)和己酸(C6:0),其中丁酸、乙酸和丙酸是主要的肠道菌群代谢产物。
SCFAs提供人类大约10%的热量需求,尤其影响棕色脂肪组织、肝脏中的线粒体功能和食欲控制[2]。肠腔中产生的大部分短链脂肪酸(90-95%)通过肠黏膜吸收,5%随粪便排出体外[3]。
二、孕期肠道微生物和短链脂肪酸的变化
孕妇体内孕激素发生改变、胰岛素敏感性降低、糖耐量降低、肥胖、粪便中炎症标记物增加等,使得在整个怀孕期间肠道微生物群发生显著的变化,包括细菌数量的增加和肠道微生物群组成的改变,且主要发生在怀孕后期。具体微生物组变化的演变包括放线菌和变形菌门菌株的丰度增加,以及个体细菌多样性的减少等[4,5]。
三、孕期短链脂肪酸改变对妊娠代谢的影响
上述孕期肠道菌群的改变是导致孕期代谢变化的因素之一,肠道道菌群可能通过改变短链脂肪酸、炎性细胞因子、胆汁酸代谢和代谢激素等因素,来调节葡萄糖和脂质代谢;SCFA作为调节代谢的介质,可引起孕期的胰岛素抵抗的增加,外周胰岛素信号受损,从而导致影响妊娠期糖尿病和肥胖的发生;肠道菌群或可作为妊娠糖尿病(Gestational diabetes mellitus,GDM)早期生物标志物,基于对肠道微生物群-宿主相互作用的干预,可能为改善GDM女性的健康结果提供潜在的治疗目标。而SCFA充当肠道菌群的信号分子,通过调节肠道微生物产生的SCFA水平,可能对母亲和后代的长期健康有益[4,6]。
图1.改变微生物组及其代谢物对孕妇代谢的影响[4]。
SCFAs=短链脂肪酸;GDM=妊娠糖尿病;PIH=妊娠高血压;GLP-1=胰高血糖素样肽-1;PYY=肽YY;ROS=活性氧
小结
怀孕期间,肠道菌群发生显著的变化,影响母体的代谢状态,对发育中的胎儿、其未来的代谢命运和母亲的健康至关重要。SCFA作为信号分子,参与孕期代谢状态的调节,影响妊娠期间代谢相关疾病的发生,或可成为调节孕期代谢的干预靶标。但迄今为止进行的许多研究局限于使用动物模型,上述关系仍需要在考虑多影响因素的大样本人群中进行证实。
参考文献:
[1] He J, Zhang P, Shen L, et al. Short-chain fatty acids and their association with signalling pathways in inflammation, glucose and lipid metabolism[J]. International journal of molecular sciences, 2020, 21(17): 6356.
[2] Venegas DP, De La Fuente MK, Landskron G, et al. Short Chain Fatty Acids (SCFAs)-Mediated Gut Epithelial and Immune Regulation and Its Relevance for Inflammatory Bowel Diseases. Front. Immunol. 2019;10:277.
[3] De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Zitoun C.et al. Microbiota-Produced Succinate Improves Glucose Homeostasis via Intestinal Gluconeogenesis. Cell Metab. 2016;24:151–157.
[4] Ziętek M, Celewicz Z, Szczuko M. Short-Chain Fatty Acids, Maternal Microbiota and Metabolism in Pregnancy[J]. Nutrients, 2021, 13(4): 1244.
[5] Nuriel-Ohayon M, Neuman H, Ziv O, et al. Progesterone increases Bifidobacterium relative abundance during late pregnancy[J]. Cell reports, 2019, 27(3): 730-736. e3.
[6] Lv Y, Yan Z, Zhao X, et al. The effects of gut microbiota on metabolic outcomes in pregnant women and their offspring[J]. Food & function, 2018, 9(9): 4537-4547.