丁酸 butyric acid -蘋果果膠 Apple Pectin 的轉化物有何用?

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丁酸 Butyric acid 或丁酸鹽 Butyrate 是一個多功能分子,長期以來一直有其獨特的氣味,酸的味道,以及最重要的是其廣泛的健康益處而得到認可。 丁酸參與了廣泛的生化過程,因此丁酸可以幫助預防,管理和/或治療各種健康狀況,包括胃腸道問題,結腸癌,糖尿病/代謝紊亂和神經系統疾病。

丁酸 butyric acid 的基礎:它是什麼,它來自哪裡,如何運作 

丁酸 Butyric acid 是一種短鏈脂肪酸 short-chain fatty acid(SCFA):由與碳和氫原子鏈相連的酸組成。 對於人體,丁酸有兩種來源。 首先,它可以來自飲食,可以是動物脂肪,植物油或營養補品。 另外,在不可消化纖維的發酵過程中,結腸中的細菌直接合成丁酸。如單獨服用蘋果果膠  apple pectin 需要消化和發酵才可以轉化為丁酸鹽或丁酸,需要益生菌轉化,但效率不高,相反地,果膠可以幫助益生菌生長,但最重要身體有足夠的益生菌種才可以讓其生長。 

從功能上,丁酸是一種用途廣泛的分子,這就是為什麼它具有如此廣泛的優勢。

在體內,丁酸可以發揮以下作用: 

 跨膜蛋白激活劑 Transmembrane protein activator – 丁酸已被證明可以激活G蛋白偶聯受體 G-protein coupled receptor (GCPR)家族中的幾種不同蛋白。 該蛋白質家族涉及多個細胞信號傳導和通訊過程,因此,丁酸的好處如此廣泛就不足為奇了。 

表觀遺傳調節劑 Epigenetic regulator 是控制某些基因在何時何地表達的分子。 丁酸是一種組蛋白脫乙酰基酶 histone deacetyla (HDAC)抑製劑,它是一種表觀遺傳調節劑,可以阻止蛋白質的功能,從而改變DNA和DNA儲存分子的化學性質。 

能量底物 Energy substrate  – 是代謝過程的起始材料,該過程以三磷酸腺苷 Adenosine triphosphate (ATP)的形式產生能量:ATP是細胞的能量單位。 丁酸可用於腸道細菌和人類結腸細胞。 

減輕胃腸道症狀 

大部分有關丁酸益處的科學研究主要集中在胃腸道,而胃腸道似乎具有最重要的作用,這是有道理的,因為丁酸主要來自食物和腸道微生物組中的發酵。研究表明,丁酸可以對功能性和炎症性腸病患者產生積極影響。 

功能性腸病(例如腸易激綜合徵irritable bowel syndrome(IBS))的特徵是症狀廣泛,包括便秘,腹瀉和腹痛等。儘管臨床研究有限,但一些研究表明,服用丁酸可以導致IBS患者的腹部疼痛在統計學上顯著減輕,並改善腸蠕動的正常化,這些作用的確切機制尚不完全清楚。但是,腸道中丁酸的存在可以抑制對功能產生負面影響的“壞細菌”的生長,並可能導致感染,這可以解釋症狀的減輕。丁酸也可能會影響腸道的吸水率,這與經歷腹瀉的患者有關。 

克羅恩病 Crohn’s disease

丁酸對克羅恩病等炎症性腸病患者的益處。臨床研究,但有一些體外研究支持其證據。 丁酸通過對基因表達的影響,間接影響細胞中促炎性介質蛋白(尤其是NF-KB)的活性以及T調節細胞的分化,它可以對免疫反應的炎症產生重要影響,並可能減輕炎症。 此外,研究人員發現,將人結腸細胞暴露於丁酸中也會增加穀胱甘肽 glutathione (GSH)的含量:一種強抗氧化劑,並降低了活性氧的含量,這表明補充丁酸可能能夠限制製造成氧化損傷的氧化損傷引致腸道發炎。 

預防和治療結腸癌 

丁酸最引人的好處之一就是能夠預防甚至治療結腸直腸癌。 目前,臨床證據主要歸結為生物化學時,結果很明顯:丁酸可以抑制結腸癌細胞的生長和增殖,

同樣,有證據表明丁酸可以促進誘導癌細胞凋亡的 G蛋白偶聯受體( G protein-coupled receptor- GCPR的表達。 通常,GCPR在結腸癌細胞中不活躍,但是有證據表明,引入丁酸會導致GCPR活化,從而導致癌細胞凋亡,這種細胞通訊途徑與HDAC介導的途徑完全分開,這使得丁酸可能通過多種途徑對抗結直腸癌,從而使治療更有效,來自多個方向的癌症。

 丁酸在體外抑制多種癌細胞的增殖尤其是牙齦卟啉單胞菌 Porphyromonasgingivalis ,羅氏桿菌 Prevotellaloescheii 和核纖梭菌 Fusobacterium nucleatum 的培養濾液中存在的揮發性脂肪酸,顯著抑制了動物  T細胞和B細胞的增殖以及細胞因子的產生。 此外揮發性脂肪酸丁酸通過依賴於caspase-3的機制在動物和人T和B細胞中誘導了細胞毒性和凋亡。 丁酸抑制組蛋白的去乙酰化 deacetylation of histones ,從而導致染色體結構和基因表達的改變 

協助減肥和糖尿病管理 

丁酸有助於減肥的研究仍處於早期階段,但動物研究表明,丁酸可能對糖尿病,代謝綜合症和肥胖症患者有益。 例如,補充丁酸可顯著降低高脂飲食餵養動物的肥胖和胰島素抵抗。 還有一些證據表明,丁酸可能促進抑制食慾的激素的釋放。 很明顯,丁酸補充劑為正在尋求創新方法來幫助患者應對與能量攝入和代謝有關的問題。 

丁酸對神經系統健康的潛在好處 

到目前為止,丁酸的大多數基於證據的益處都與腸道微生物組和/或胃腸道有關,但是醫學界對腸腦軸 gut-brain axis考慮丁酸的可能作用。 如果服用蘋果果膠來轉化丁酸,短時間改善身體狀況不是很明顯,反而,丁酸的效果來很有效和明顯。

趙家聲  

 自然健康顧問  

 化學學士  

 生物醫學工程碩士  

 生物化學科技碩士  

 材料科技碩士  

 美國草本治療師  

 美國自然療法博士  

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參考資料 

Ogawa H, Rafiee P, Fisher PJ, Johnson NA, Otterson MF, et al. 2011. Butyrate modulates gene and protein expression in human intestinal endothelial cells. Biochemical and Biophysical Research Communications. 309(3):512-9.

Smith JG, Yokoyama WH, German, JB. 1998. Butyric acid from the diet: actions at the level of gene expression. Critical Review of Food Science and Nutrition, 38(4):259-97.

Gao Z, Yin J, Zhang J, Ward RE, Martin RJ, et al. 2009. Butyrate improves insulin sensitivity and increases energy expenditure in mice. Diabetes. 58(7):1509-17

Bourassa MW, Alim I, Bultman SJ, Ratan RR, et al. 2016. Butyrate, neuroepigenetics, and the gut microbiome: can a high fiber diet improve brain health? Neuroscience Letter., 625:56-63.

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