蘋果果膠 Apple Pectin 的幕後功臣-丁酸鹽 Butyrate

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蘋果果膠的幕後功臣-丁酸鹽 Butyrate

蘋果果膠 Apple Pectin 是很普遍的健康食品,蘋果果膠 Apple Pectin 經過結腸,由結腸中微生物菌群消化其聚合物-碳水化合物,所形成的短鏈脂肪酸short chain fatty acids(SCFA),已被證明可以作為通過結腸菌群 而形成丁酸鹽 Butyrate,它被認為是結腸粘膜的重要營養物質,並且已在實驗室被證明中引發結腸細胞的分化和凋亡。

丁酸鹽 Butyrate

短鏈脂肪酸 short chain fatty acids(SCFA),腸胃營養中維持胃腸粘膜結構和功能至關重要,膳食纖維和抗性澱粉由厭氧細菌發酵的代謝產物,作為結腸細胞的優選的生物原料是特別重要的。短鏈脂肪酸SCFAs 對各種生物學效應,作為介導抗炎作用的機制,確定了丁酸鹽 Butyrate對促炎細胞因子誘導的NF-κB活化的抑製作用。

丁酸鹽 Butyrate 的核心作用

丁酸鹽 Butyrate抑制組蛋白脫乙酰酶 histone deacetylase(HDAC),這是丁酸鹽 Butyrate 的核心作用。 因此,丁酸鹽被認為可以作為化學預防的代謝物,可以預防結腸,直腸癌的發生。

什麼是丁酸鹽 Butyrate

丁酸鹽 Butyrate 是一種稱為短鏈脂肪酸 short-chain fatty acid 的分子,脂肪酸是脂肪的組成部分,這種特定的脂肪酸分子量是非常小,我們的細胞不能沒有它,通常由細菌生產,主要來自穀物,豆類,洋蔥和香蕉的纖維,而香港流行只用蘋果果膠Apple Pectin。

結腸微生物群消化抗性澱粉產生短鏈脂肪酸(SCFA,生產的主要SCFA是乙酸鹽 acetate,丙酸鹽 propionate和 丁酸鹽 butyrate。

丁酸鹽的產生是需要依賴腸臟的細菌水平大腸的酸鹼值pH決定,有些人如服用抗生素後,消滅了身體上的益生菌,所以有些人服用蘋果果膠後,身體沒有太大改善,反而引起腸胃不適,因為身體需要很多因素,才可以產生丁酸鹽 Butyrate,細菌在酸性的環境中生產丁酸鹽更有效率,而乙酸鹽 acetate和丙酸鹽 propionate細菌在更鹼性的(較高pH)中更容易產生。

丁酸鹽可以由動物自身的細胞製成, 例如,它可以用乳製品(特別是牛油)中以丁酸的形式存在,牛油含有大約3-4%的三丁酸甘油酯 tributyrin 形式的丁酸鹽,實際上丁酸鹽Butyate的命名是由英文牛油 Butter 由來。

一般植物油都含有丁酸鹽,因此我們大多從飲食中獲得丁酸,根據研究,不是所有的植物性食品都產生丁酸鹽,例如,富含水果或澱粉的飲食會增加大鼠的丁酸鹽含量,但無澱粉的麥麩是不可以。

研究表明,吃更多的纖維會增加丁酸鹽 Butyrate 的生產,植物食物攝入量增加,糞便中短鏈脂肪酸 short-chain fatty acids 含量增加呈正相關。

短鏈脂肪酸提供我們每日熱量需求約10%

以下類型的纖維產生短鏈脂肪酸:

• 菊粉 Inulin:食源包括朝鮮薊,大蒜,韭蔥,洋蔥和蘆筍

低聚果糖 Fructooligosaccharides(FOS):食物來源包括水果和蔬菜,包括香蕉,洋蔥,大蒜和蘆筍

• 抗性澱粉Resistant starch:食物來源包括沒有成熟的香蕉或已經煮熟後冷卻的米飯

果膠:食物來源包括蘋果,杏,胡蘿蔔,橙子等。

• 阿拉伯木聚醣  Arbinoxylan

• 瓜耳膠 Guar gum

• 阿拉伯半乳聚 Aranbinogalactan

同時需要益生菌以刺激人類胃腸道中有利的細菌群落之外,還可以服用益生元 prebiotics,如菊粉型果聚醣 inulin-type fructans(ITF)和 阿拉伯木聚寡糖arabinoxylan-oligosaccharides(AXOS),以增加結腸中雙歧桿菌 bifidobacteria 的數量,幾個功能歸功於雙歧桿菌,包括將不消化的碳水化合物的降解,對病原體影響身體會產生保護,制造維生素B,抗氧化劑和共軛亞油酸conjugated linoleic acids,以及刺激免疫系統。

出生的嬰兒可從母親的陰道帶給嬰兒-雙歧桿菌,總結腸微生物群落可高達90%,在成人結腸中降低到<5%。已經表明,雙歧桿菌效將碳水化合物降解機制,除了雙歧桿菌的作用外,也顯示出在人體結腸中引起丁酸的作用,即增加結腸丁酸的產生。

如菊粉型果聚醣 inulin-type fructans(ITF)和阿拉伯木聚寡糖arabinoxylan-oligosaccharides(AXOS)是在人類的結腸中生產丁酸鹽必需的代謝物,因為它是結腸上皮細胞的優選能量來源,有助維持腸道屏障功能,並具有免疫調節和抗炎特性。已經表明,除了雙歧桿菌產生丁酸鹽的結腸細菌如前列腺桿菌(Clostridial cluster IV)和 Anaerostipes,Eubacterium 和 Roseburia物種(梭菌XIVa)這些相互作用可能有利於雙歧桿菌與其他結腸細菌雙歧桿菌產生丁酸鹽。

 

丁酸的健康益處

丁酸是腸道健康的關鍵

丁酸鹽對於在腸道中產生耐受性和促進抗炎環境是十分重要的。

丁酸鹽主要是不被身體吸收,因為它主要被結腸細胞使用,在那裡作為主要能量來源,生產丁酸鹽的菌種,如丁酸梭菌 Clostridium butyricu生長在結腸腸道的末端,結腸細胞優選丁酸鹽用於其維持生存。在結腸細胞的線粒體中,70%至90%的丁酸鹽被氧化為乙酰輔酶A( acetyl-CoA),後者通過三羧酸循環 tricarboxylic acid cycle 進行加工,產生大量的ATP。

丁酸鹽對腸道健康至關重要,腸道細菌中如果生產不足夠的丁酸,可導致嚴重問題炎症性腸病(IBD),如克羅恩病 Crohn’s 和 潰瘍性結腸炎 ulcerative colitis 結腸直腸癌 Colorectal cancer,所以服用抗性澱粉Resistant starch 已顯示減少兒童腹瀉, 丁酸鹽與其他幾種物質相結合也顯示出有利於治療旅行者的腹瀉。

人類研究表明,短鏈脂肪酸,特別是丁酸鹽,可以改善潰瘍性結腸炎和克羅恩病的症狀,丁酸鹽補充劑導致克羅恩病患者53%的改善。

丁酸鹽治療炎性腸病和結腸炎有多種方法,治療策略從高纖維飲食開始,丁酸鹽生產菌,產生丁酸鹽的細菌只能生存在無氧條件下,所以這種方法很難應用。

丁酸對腦和神經細胞有益

丁酸鈉 Sodium butyrate 增加長期記憶和中風神經損傷

動物研究,以中風動物模型中顯示,在腦部損傷後用丁酸鈉處理,支持損傷區域中有新神經細胞的發育,此外,在具有腦創傷的小鼠中用丁酸鈉處理,可加強血腦屏障,這有助於恢復。

丁酸鹽也可用於其他類型的神經損傷:例如,有報導丁酸鈉對用抗生素治療後保護耳朵中的神經細胞,從而防止聽力損失。這些細菌在更複雜的腦損傷的情況下也是有益的 – 在血管性癡呆vascular dementia,這是由於血管阻塞導致神經細胞逐漸死亡的疾病。

丁酸鹽生產細菌也能夠改善健康小鼠中腦和血液之間的屏障質量

丁酸鈉也可以預防小鼠脊髓性肌萎縮模型脊柱神經細胞的死亡

苯丁酸鈉 Sodium phenylbutyrate,有利於治療由神經細胞死亡引起的全身性疾病 – 肌萎縮性側索硬化amyotrophic lateral sclerosis (ALS),它阻止了神經細胞的死亡,這些細胞負責激活運動。

丁酸鹽增加基因活性

丁酸能夠影響活躍的基因,細胞中有幾種通過改變染色體蛋白chromosome proteins(或組蛋白 histones)的組成來控制基因活性的機制。

向組蛋白histones基因的一部分添加甲基 methyl,(甲基化methylation),成功地阻止其生產。另一種稱為乙酰化 acetylation(乙酰基加成)的另一反應釋放出DNA,並增加基因的產生。

丁酸鹽通過阻斷脫乙酰基的蛋白質來幫助維持開放和生產狀態的基因,這種活動在許多不同的條件下是非常重要的。

丁酸鹽 Butyrate 對抗炎症

許多研究証明,丁酸鹽可以影響免疫系統的活性,丁酸鹽阻斷參與炎症的新免疫細胞的發展。 另一方面,它刺激了一些炎性蛋白的產生,細胞培養進行了研究,證明丁酸鈉可以減輕炎症。 丁酸鹽抑制細胞和蛋白質驅動炎症的活性,在動物試驗中也顯示出補充食用纖維生產丁酸鹽抵消細菌毒素引起的炎症。

丁酸鹽也有利對抗酒精損害,給予丁酸鹽的小鼠在注射高劑量乙醇之後,具有較少的炎症和對內臟的損傷,這些抗炎性質可能部分地與丁酸鹽支持特異性免疫細胞發展的能力相關,阻止了小鼠腸道末端腸道炎症。丁酸鹽還加強了細胞之間的障礙,從而防止了微生物的侵襲。

丁酸鹽用於治療焦慮 anixety,抑鬱 depression 和 躁狂 mania

丁酸鈉 Sodium butyrate和 苯丁酸鈉 sodium phenylbutyrate 對抑鬱症和其他類型的情緒障礙有益,在動物試驗中,在持續處於慢性應激狀態的小鼠中,丁酸鈉具有抗抑鬱作用,它還在躁狂症大鼠模型中具有抗躁狂和抗氧化作用,這種影響可能的機制可能是由於丁酸鈉影響海馬體 hippocampus的過程,負責情緒和情緒記憶的腦部分(它增加支持神經細胞發育的幾種蛋白質)。

丁酸鈉緩解抑鬱症,提高小鼠的認知能力,當它被某些物質堵塞時也可以恢復記憶形成,丁酸鈉可防止一般的壓力,另一種含丁酸鹽的藥物形式苯丁酸鈉phenylbutyrate,也顯示出有助於改善小鼠的焦慮和抑鬱。

丁酸鹽 Butyrate 治療成癮

丁酸是治療成癮的成份,有酒精成癮的大鼠中,用丁酸鈉補充他們的飲食減少了動物消耗的酒精數量,顯示苯丁酸酯 phenylbutyrate,可以減少在可卡因成癮的大鼠模型中對可卡因的渴望。

丁酸鹽 Butyrate 具有抗癌特性

丁酸鹽 butyrate 治療癌症在上世紀八十年代即被接受, 在用於白血病治療的丁酸鈉的臨床試驗中,實驗還顯示丁酸鹽能夠破壞癌細胞,這可能導致:

• 癌細胞死亡
• 癌細胞的部分自我破壞
• 預防給予腫瘤的營養

在整個生物體中,如果單靠丁酸鹽,根本沒有足夠的效果,

所以有幾種策略和新藥用於抗擊癌症。

首先,有一種可以在乳製品中發現的三肽 tributyrin, 該藥在具有晚期實體瘤的患者中測試,並被評估為有效。

至少有兩種丁酸鹽 – 含有抗癌活性的製劑目前正在進行潛在的測試:顯示可預防腫瘤轉移和血管生長的關鍵,丁酰氧基烷基butyroyloxyalkyl,,一種在細胞中轉化成甲醛 formaldehyde的物質。 甲醛對活細胞毒性高,可有效殺死癌細胞

使用丁酸鈉與其他物質一起使用。 例如,丁酸鈉 sodium butyrate 與 煙酰胺 nicotinamide和葡糖二酸鈣 calcium d glucarate 的給藥可以防止小鼠中皮膚腫瘤的形成
在白血病癌細胞中,丁酸鈉 sodium butyrate 與青蒿素 artemisinin(植物衍生的抗癌化合物)的組合在低劑量下殺死癌細胞非常有效。

丁酸鹽激活殺傷細胞的細胞因子IL-2,基於對已經顯示丁酸鹽能夠使腫瘤細胞成為IL-2刺激,殺傷性免疫細胞,將丁酸鹽生產細菌注入腫瘤,以便從內部破壞它們。

結腸癌 Colon Cancer

實驗研究表明,丁酸鹽可以預防腫瘤細胞的生長,並促進結腸癌細胞的破壞,幾項觀察性研究顯示高纖維飲食與結腸癌風險降低之間的聯繫。

高纖維飲食中的小鼠具有產生丁酸鹽的細菌比沒有細菌的小鼠的腫瘤少75%,對身體上沒有細菌製成丁酸酯的高纖維飲食對結腸癌沒有保護作用。

丁酸可以幫助減肥

在飲食中的膳食纖維,賦予人類代謝的好處,丁酸鈉補充動物的飲食可以預防肥胖
在動物研究中,丁酸鹽導致肥胖小鼠失去其原始體重的10.2%,身體脂肪減少10%
在遺傳或飲食誘導的肥胖的囓齒動物模型中,飲食中丁酸鹽的補充顯示通過抑制熱量攝入和增加能量消耗來抑制體重增加。

在這些模型中觀察到5′ AMP-activated protein kinase AMPK 的激活和線粒體功能的增加,但僅在慢性短鏈脂肪酸Short Chain Fatty Acid治療後才能觀察到 。

AMPK是一個感應細胞內能量代謝的一個關鍵。

丁酸鹽-增加胰島素敏感性

丁酸鹽也顯示改善糖尿病的各個方面,糖尿病患者腸道菌群失調, 有證據表明,丁酸鹽對動物和人類具有糖尿病2型的作用。

人類研究可發酵纖維與改善的血糖控制和胰島素敏感性之間的聯繫,在小鼠中,丁酸鹽使胰腺細胞對胰島素增加敏感,在動物實驗中,在年輕的糖尿病大鼠中顯示丁酸鈉保護,並支持胰島素生成細胞,以防止糖份釋放到血液中。

丁酸鹽對抗敏感

丁酸可以幫助治療過敏,顯示丁酸鈉降低了過敏性鼻炎小鼠過敏特徵

丁酸可能有助自閉症

至少有兩項關於動物研究表明用丁酸鈉 sodium butyrate處理對自閉症有好處
但是,也知道丙酸 propionic acid,有丁酸鹽相似化學結構(也可以在腸道中發現)可用於在動物產生的自閉症樣行為。

丁酸鹽可用於阿爾茨海默氏症Alzheimer’s和亨廷頓蛋白酶 Huntington’s

丁酸鹽可有益於保護神經細胞,丁酸鈉 Sodium butyrate 和 苯丁酸鈉 phenylbutyrate 在阿爾茨海默病中有效,這些藥物通過增加相關腦區域的基因活性,來改善受影響小鼠的記憶。

苯丁酸酯 phenylbutyrate 還可以防止大腦中的蛋白質積聚,丁酸鈉也證明在亨廷頓氏病的動物模型中是有益的。

亨廷頓氏病是由慢性開始死亡的神經細胞損傷引起的疾病,結果表明,在這種病症的小鼠中苯丁酸酯的治療改善了它們的運動,體重,識別物體和基因產生的能力,導致人類亨廷頓疾病的錯誤基因的細胞培養物中顯示出相同的有益效果,其中向培養物中加入丁酸鈉允許細胞壽命更長

丁酸鹽對線粒體Mitochondria有好處

建議使用丁酸鈉 butyrate 與 硫辛酸 Alpha lipoic acid 預防和治療放射性損傷,丁酸鹽可以保護細胞免受輻射,因為它有利於細胞的“能源工廠” 線粒體,其通常被輻射破壞。

丁酸鹽保護肝臟,胰腺和心臟

丁酸鹽有助於改善動物肝臟疾病,丁酸鈉還可以保護胰腺免受損傷

丁酸鈉可以預防動脈粥樣硬化

丁酸被降低膽固醇產生

丁酸鹽可能會增加紅細胞

丁酸鹽的基因影響活性,可以啟動子宮內發育過程中起作用的血紅蛋白基因,從而確保正常工作的紅細胞出現

丁酸鹽可以直接殺死某些細菌

最近發現,正丁酸 n-butyric acid可以直接殺死沙門氏菌(一種引起沙門氏菌病和嚴重腹瀉的細菌)和梭菌 Clostridia(可引起壞疽)。此外,丁酸鹽可以直接影響沙門氏菌的基因活性,使細菌危害較小,易於殺傷,目前,丁酸鹽主要用於治療家禽中的沙門氏菌病

最近研究人員發現,丁酸鹽可以破壞幽門螺桿菌(一種導致胃炎的細菌)的細胞壁試驗成功。丁酸鹽也可以通過增加有機體破壞細菌的特異性抗,微生物蛋白質的生產而間接殺死細菌。

丁酸增加多巴胺

丁酸鹽增加產生多巴胺(酪氨酸羥化酶)的酶

丁酸鹽的注意事項和副作用

丁酸鹽可以預防腸道中的幹細胞在損傷之後生長和修復腸道,或自身免疫性疾病如炎症性腸病(IBD)。 丁酸鹽通過增加與IBD相關的Foxo3基因來抑制這些細胞的生長。

如何增加丁酸鹽 Butyrate水平?

每天補充鈣/鎂丁酸鈣

每天服用抗性澱粉 resistant starch,飼養腸道細菌並產生丁酸鹽。

如果您想提高免疫系統,阿拉伯半乳聚醣 Arabinogalactan是好的選擇,但如果您是Th1優勢或有過度活躍的免疫系統,則不要選用。

丁酸鹽的各種來源以不同的方式是好的-丁酸鎂/鈣

丁酸鹽可以到達胃和小腸,而纖維在大腸中生產丁酸時明顯更好。

可服用

改性柑橘果膠 Modified Citrus Pectin

阿拉伯半乳聚醣Arabinogalactan

丁酸梭菌 Clostridium butyricum

記住,如果選用蘋果果膠,apple pectin,要配合益生菌效果會更好。

其他:

• 纖維(麩皮等)
• 乳製品(黃油,牛奶等)

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

參考資料

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