Масляная кислота (бутират)

МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА (БУТИРАТ; BUTYRIC ACID)

1. Определение

Масляная кислота (бутановая кислота, CH₃CH₂CH₂COOH) представляет собой насыщенную короткоцепочечную жирную кислоту с четырьмя атомами углерода; её соли и анион называют бутиратом. В организме человека основная часть бутирата образуется в толстой кишке при бактериальной ферментации неперевариваемых углеводов — пищевых волокон и резистентного крахмала. Бутират служит главным энергетическим субстратом для клеток эпителия толстой кишки (колоноцитов), поддерживает целостность кишечного барьера и оказывает противовоспалительное и регуляторное действие на иммунную систему. Снижение образования бутирата рассматривают как один из механизмов, связывающих нарушения состава микробиоты с воспалительными заболеваниями кишечника и другими болезнями.

Своё название кислота получила от латинского butyrum — «сливочное масло», в составе жиров которого она содержится в небольшом количестве и обусловливает характерный запах прогорклого масла.

2. Образование в кишечнике

В толстой кишке человека общая концентрация короткоцепочечных жирных кислот обычно составляет 50–200 ммоль/л. Преобладает ацетат, а соотношение ацетата, пропионата и бутирата, по классическим данным J. Cummings и соавторов (1987), составляет примерно 57:22:21. Бутират синтезируют строго анаэробные бактерии, преимущественно из типа Firmicutes.

Группа бактерий	Представители	Особенности
Ruminococcaceae	Faecalibacterium prausnitzii	Один из самых многочисленных продуцентов бутирата; его содержание снижено при болезни Крона
Lachnospiraceae	Eubacterium rectale, Roseburia spp., Anaerostipes hadrus, Eubacterium hallii	Часть видов использует в качестве субстрата лактат и ацетат, образуемые другими бактериями
Другие	Coprococcus, Butyricicoccus, некоторые Clostridium	Используют разные биохимические пути

Конечный этап синтеза осуществляется двумя путями: через фермент бутирил-КоА:ацетат-КоА-трансферазу (с одновременным потреблением ацетата из просвета кишки) или через фосфотрансбутирилазу и бутираткиназу. Значительная часть бутирата образуется в результате перекрёстного питания: одни бактерии расщепляют полисахариды до олигосахаридов, лактата и ацетата, а другие превращают эти продукты в бутират. Небольшая доля бутирата образуется также при брожении аминокислот (глутамата, лизина и других).

Факторы, влияющие на продукцию:

Поступление пищевых волокон: образование бутирата определяется прежде всего количеством неперевариваемых углеводов, достигающих толстой кишки.
pH содержимого: умеренно кислая среда (около 5,5), характерная для проксимальной части ободочной кишки при активной ферментации, благоприятствует бутират-продуцирующим бактериям.
Состав рациона: диеты с высоким содержанием белка и низким содержанием углеводов уменьшают долю бутирата среди короткоцепочечных жирных кислот.
Антибиотики: подавляют облигатных анаэробов и снижают образование бутирата.

3. Физиологические функции

Энергетическое обеспечение колоноцитов:

Колоноциты предпочитают бутират глюкозе и глутамину; по оценке W. Scheppach, на его окисление может приходиться до 70% энергопотребления этих клеток. Большая часть бутирата метаболизируется в слизистой, поэтому его концентрация в крови воротной вены и тем более в периферической крови значительно ниже, чем у ацетата. Активное окисление бутирата поддерживает низкое содержание кислорода у поверхности эпителия, что благоприятствует облигатно анаэробной микробиоте.

Барьерная функция:

Бутират стимулирует образование слизи и белков плотных контактов между эпителиальными клетками, способствуя сохранению кишечного барьера и уменьшению проницаемости для бактериальных продуктов.

Регуляция экспрессии генов:

Бутират является ингибитором гистоновых деацетилаз. Через этот механизм он подавляет пролиферацию и индуцирует дифференцировку и апоптоз опухолевых клеток толстой кишки, тогда как нормальным колоноцитам служит источником энергии. Это различие получило название «бутиратного парадокса».

Иммунные эффекты:

Бутират действует через рецепторы, сопряжённые с G-белком (FFAR2/GPR43, FFAR3/GPR41, HCAR2/GPR109A), снижает выработку провоспалительных цитокинов макрофагами и, как показали Y. Furusawa и соавторы в 2013 году, способствует дифференцировке регуляторных Т-клеток в слизистой толстой кишки за счёт ацетилирования гистонов в области гена Foxp3.

4. Клиническое значение

Состояние	Связь с бутиратом
Воспалительные заболевания кишечника	Снижение численности бутират-продуцирующих бактерий (в частности, F. prausnitzii при болезни Крона); клизмы с бутиратом изучались при дистальном язвенном колите
Колит отключённой кишки	Развивается в отрезке толстой кишки, выключенном из пассажа и лишённом поступления продуктов ферментации; изучалось лечение клизмами с короткоцепочечными жирными кислотами
Колоректальный рак	Антипролиферативное действие бутирата на опухолевые клетки рассматривают как одно из объяснений защитного эффекта богатой волокнами диеты
Антибиотик-ассоциированная диарея	Снижение ферментации углеводов и продукции короткоцепочечных жирных кислот нарушает всасывание натрия и воды в толстой кишке
Метаболические нарушения	Обсуждается влияние бутирата на чувствительность к инсулину и секрецию кишечных гормонов; данные у человека неоднозначны

Бутират стимулирует всасывание натрия и воды колоноцитами, поэтому снижение его образования может способствовать диарее. Измерение короткоцепочечных жирных кислот в кале используется в научных исследованиях, но не является стандартным клиническим тестом, поскольку фекальные концентрации отражают баланс между образованием и всасыванием.

5. Пути увеличения поступления

Пищевые волокна: наиболее физиологичный способ — рацион с достаточным количеством цельных злаков, бобовых, овощей и фруктов; бутирогенными считаются резистентный крахмал, инулин, олигофруктоза, арабиноксиланы.
Пребиотики: избирательно стимулируют рост бифидобактерий и опосредованно — бутират-продуцирующих видов за счёт перекрёстного питания.
Препараты бутирата: соли масляной кислоты (например, бутират кальция) в комбинации с инулином выпускаются в форме кишечнорастворимых таблеток и применяются как дополнение к питанию; доказательная база их клинической эффективности ограничена.

Пероральный бутират в обычной форме почти полностью всасывается в верхних отделах желудочно-кишечного тракта и до толстой кишки не доходит, поэтому для доставки в кишку используют формы с замедленным высвобождением или ректальное введение.

Ключевое клиническое положение: Масляная кислота (бутират) — короткоцепочечная жирная кислота, образующаяся в толстой кишке при ферментации пищевых волокон и резистентного крахмала облигатно анаэробными бактериями, прежде всего Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia и Eubacterium rectale. Бутират служит основным источником энергии для колоноцитов, укрепляет кишечный барьер, стимулирует всасывание натрия и воды, а как ингибитор гистоновых деацетилаз и лиганд рецепторов FFAR2, FFAR3 и HCAR2 оказывает противовоспалительное действие и способствует образованию регуляторных Т-клеток. Снижение продукции бутирата отмечается при дисбиозе, воспалительных заболеваниях кишечника, после антибиотиков и при бедном волокнами рационе. Наиболее обоснованный способ поддержать образование бутирата — достаточное потребление пищевых волокон; клиническая эффективность пищевых добавок с бутиратом остаётся недостаточно доказанной.