Короткоцепочечные жирные кислоты

КОРОТКОЦЕПОЧЕЧНЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ (КЦЖК; SHORT-CHAIN FATTY ACIDS, SCFA)

1. Определение

Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) представляют собой насыщенные монокарбоновые кислоты с длиной углеродной цепи от одного до шести атомов, которые образуются в толстой кишке при анаэробной бактериальной ферментации неперевариваемых в тонкой кишке углеводов — пищевых волокон, резистентного крахмала, олигосахаридов. Основные КЦЖК человека — уксусная (ацетат, C2), пропионовая (пропионат, C3) и масляная (бутират, C4) кислоты, на долю которых приходится подавляющая часть их общего количества. КЦЖК служат главным источником энергии для эпителия толстой кишки, поддерживают кишечный барьер, участвуют в регуляции обмена веществ, аппетита и иммунного ответа.

КЦЖК являются ключевым звеном связи между питанием, кишечной микробиотой и здоровьем организма, поэтому их образование рассматривается как один из основных механизмов пользы пищевых волокон.

2. Образование и всасывание

Ферментацию осуществляют облигатно анаэробные бактерии толстой кишки. Ацетат образуют многие группы бактерий, в том числе бифидобактерии; пропионат — преимущественно представители типа Bacteroidetes и некоторые фирмикуты; бутират — главным образом фирмикуты, такие как Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia spp. и Eubacterium rectale. При ферментации белков в дистальных отделах кишки образуются разветвлённые КЦЖК (изобутират, изовалерат), а также аммиак, фенолы и другие потенциально неблагоприятные метаболиты.

Концентрация КЦЖК наиболее высока в слепой и восходящей ободочной кишке, где наиболее активна ферментация, и снижается в дистальном направлении (по данным J. Cummings и соавт., 1987, — примерно от 130 ммоль/кг содержимого в слепой кишке до 80 ммоль/кг в нисходящей ободочной кишке), одновременно pH содержимого повышается от слабокислого к почти нейтральному. Ацетат преобладает, а обычное соотношение ацетата, пропионата и бутирата приближается к 60:20:20.

Большая часть образующихся КЦЖК (около 95%) всасывается колоноцитами, и лишь небольшая доля выводится с калом. Всасывание сопряжено с абсорбцией натрия и воды, поэтому КЦЖК вносят вклад в формирование консистенции стула.

3. Метаболическая судьба и функции

Концентрация КЦЖК последовательно снижается от воротной вены к печёночной и периферической крови, что отражает их поглощение кишечным эпителием и печенью.

Механизмы действия:

• Энергетическая функция: бутират обеспечивает основную часть энергетических потребностей колоноцитов.

• Рецепторная сигнализация: КЦЖК активируют рецепторы свободных жирных кислот FFAR2 (GPR43) и FFAR3 (GPR41), а бутират — также рецептор HCAR2 (GPR109A); в L-клетках это стимулирует выделение ГПП-1 и пептида YY.

• Эпигенетическая регуляция: бутират ингибирует гистондеацетилазы, влияя на экспрессию генов; в экспериментальных работах это способствует дифференцировке регуляторных Т-лимфоцитов в слизистой толстой кишки.

• Барьерная функция: КЦЖК способствуют образованию слизи и поддержанию плотных межклеточных контактов, а снижение pH ограничивает рост ряда патогенных бактерий.

4. Клиническое значение

• Диверсионный колит: воспаление слизистой отключённого от пассажа отрезка толстой кишки, связанное с отсутствием поступления КЦЖК; описано уменьшение воспаления при ректальном введении растворов КЦЖК и восстановлении пассажа.

• Антибиотик-ассоциированная диарея: подавление микробиоты антибиотиками снижает ферментацию углеводов и всасывание воды, что является одним из механизмов осмотической диареи.

• Воспалительные заболевания кишечника: при язвенном колите и болезни Крона выявляется уменьшение доли бутират-продуцирующих бактерий; причинно-следственная связь и терапевтическая ценность препаратов бутирата требуют дальнейших исследований.

• Метаболические заболевания: в экспериментальных и наблюдательных работах КЦЖК связывают с регуляцией аппетита, чувствительности к инсулину и массы тела; доказательная база для применения у человека с этой целью ограничена.

• Лактулоза: ферментация лактулозы бактериями толстой кишки с образованием органических кислот закисляет содержимое и определяет её слабительное действие и применение при печёночной энцефалопатии.

5. Питание и оценка

Основной практический способ увеличить образование КЦЖК — достаточное потребление пищевых волокон из цельнозерновых продуктов, бобовых, овощей, фруктов и орехов. Всемирная организация здравоохранения в руководстве по углеводам (2023) рекомендует взрослым потреблять не менее 25 г естественных пищевых волокон в сутки. Резкое увеличение количества волокон может вызывать метеоризм и вздутие, поэтому его рекомендуется наращивать постепенно; при синдроме раздражённого кишечника лучше переносятся растворимые волокна (например, псиллиум).

Содержание КЦЖК в кале определяют методом газовой хроматографии, однако их концентрация в кале отражает разницу между образованием и всасыванием и лишь косвенно характеризует активность ферментации. Поэтому рутинное определение КЦЖК в кале для диагностики и выбора лечения в клинических рекомендациях не предусмотрено.

Ключевое клиническое положение: Короткоцепочечные жирные кислоты — ацетат, пропионат и бутират — образуются при бактериальной ферментации пищевых волокон в толстой кишке, почти полностью всасываются и служат главным источником энергии для колоноцитов, поддерживая кишечный барьер и участвуя в регуляции обмена веществ и иммунитета. Их образование зависит от потребления волокон и состава микробиоты, поэтому основным практическим способом его поддержания является рацион с достаточным количеством пищевых волокон (не менее 25 г в сутки по рекомендации ВОЗ). Многие метаболические и иммунные эффекты КЦЖК показаны экспериментально, и их терапевтическое применение у человека пока ограничено отдельными ситуациями, такими как диверсионный колит.