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知识科普：短链脂肪酸是什么？如何参与代谢并影响健康？

泰然健康网
2025-09-25 15:49

知识科普：短链脂肪酸是什么？如何参与代谢并影响健康？

在人体复杂的代谢网络中，短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）虽体积微小，却扮演着举足轻重的角色。这些由肠道微生物精心酿造的 “代谢精灵”，正逐渐揭开人类健康与疾病的神秘面纱。本文将从化学本质、来源途径、生理功能及健康关联等维度，带您深入了解这一生命科学领域的研究热点。

图1丨SCFAs从膳食纤维到体循环的代

一、碳链上的健康密码

短链脂肪酸（SCFAs）是链长为1至6个碳原子的饱和脂肪酸，是肠道中膳食纤维发酵的主要产物。根据膳食纤维的含量，每天在结肠中大约会产生500–600mmol的SCFAs。乙酸（C2）、丙酸（C3）和丁酸（C4）是人体中最丰富的SCFAs，其他短链脂肪酸，如甲酸、戊酸和己酸的产量较少。每种SCFAs的数量和相对比例取决于底物、微生物群组成和肠道运输时间。在结肠中，乙酸、丙酸和丁酸分别以大约60:20:20的摩尔比存在。SCFAs在结肠中产生后，主要通过单羧酸盐转运蛋白1（MCT1）和钠偶联的单羧酸盐转运蛋白1（SMCT1；也称为SLC5A8）介导的主动转运迅速被结肠细胞吸收。还有一部分未解离的SCFAs通过被动扩散被结肠吸收。

从化学特性看，短链脂肪酸具有强极性和高水溶性，这一特点使其在肠道环境中易与水分子结合，参与肠道内的物质溶解与转运。同时，其羧基基团的存在赋予了它们弱酸性，可调节肠道 pH 值，为有益菌营造适宜的生存环境。与长链脂肪酸相比，短链脂肪酸无需借助肉碱穿梭系统即可直接进入线粒体进行 β- 氧化，因此能快速为细胞提供能量，这一特性在结肠上皮细胞的能量代谢中尤为显著。

二、来源途径：肠道菌群的代谢杰作

（一）人体自身合成：肠道微生物的发酵工厂

人体自身无法通过酶促反应直接合成短链脂肪酸，其主要来源于肠道微生物对膳食纤维的厌氧发酵。这一过程犹如一场精密的生物化学反应：在结肠后段，双歧杆菌、乳杆菌、拟杆菌等有益菌将人类无法消化的膳食纤维（如低聚果糖、菊粉、纤维素等）分解为单糖，继而通过糖酵解途径生成丙酮酸，丙酮酸再经不同代谢路径转化为乙酸、丙酸和丁酸。

不同菌群对短链脂肪酸的生成具有特异性：拟杆菌属擅长产生乙酸和琥珀酸，双歧杆菌属主要生成乙酸和乳酸，而梭菌属中的特定菌株（如罗斯氏菌）则是丁酸的主要生产者。这一代谢过程不仅依赖于菌群组成，还受饮食结构影响。研究表明，高纤维饮食可使肠道短链脂肪酸浓度提升 2-3 倍，其中丁酸浓度增幅尤为显著。

（二）外界获取：膳食中的隐形营养

虽然人体自身合成是短链脂肪酸的主要来源，但部分食物中也含有微量短链脂肪酸。乳制品（如酸奶、奶酪）中因发酵过程可产生少量乙酸和丙酸；苹果、香蕉等水果及全谷物中也含有痕量短链脂肪酸。值得注意的是，传统认为油脂类食物富含长链脂肪酸，但近年研究发现，某些植物油（如棕榈油）中含有约 0.5%-1% 的乙酸酯类化合物，可在体内水解为乙酸。

需要强调的是，通过膳食直接摄入的短链脂肪酸量远低于肠道合成量。以丁酸为例，健康成年人每日通过肠道合成可获得约 80-100mmol 丁酸，而膳食来源不足 1mmol。因此，维持肠道菌群健康、促进内源性合成仍是获取短链脂肪酸的核心途径。

三、短链脂肪酸的作用

*维持肠道健康：丁酸是结肠细胞的主要能量来源，能够为肠上皮细胞提供能量，维持肠道黏膜的完整性，增强肠道屏障功能，防止有害物质的渗漏。同时，短链脂肪酸可以调节肠道内的 pH 值，抑制有害菌的生长，促进有益菌的增殖，维持肠道微生态的平衡。此外，它们还能够刺激肠道蠕动，促进排便，预防便秘。

* 参与能量代谢：短链脂肪酸可作为肠道细胞的能量来源，在细胞内通过柠檬酸循环或线粒体 β 氧化等途径产生 ATP，为细胞提供能量。其中，乙酸和丙酸可被转化为糖原或脂肪储存起来，以备不时之需。

*调节免疫功能：短链脂肪酸能够与 G 蛋白偶联受体结合，调节免疫细胞的活性和功能，抑制炎症反应，增强机体的免疫防御能力。例如，丁酸可以通过抑制组蛋白脱乙酰酶的活性，调节基因表达，影响免疫细胞的分化和增殖。

*改善代谢状况：丙酸具有抑制食欲的作用，能够减少食物的摄入量，从而有助于控制体重。同时，短链脂肪酸可以调节血糖水平，提高胰岛素敏感性，降低患 2 型糖尿病的风险。此外，它们还能够降低胆固醇水平，减少脂肪的合成和储存，对心血管健康也有一定的益处。

*对神经系统的调节作用：短链脂肪酸可以通过肠 - 脑轴等多种途径影响中枢神经系统。它们能够刺激肠内分泌细胞分泌胃肠激素，如胰高血糖素样肽 - 1 和肽 YY 等，这些激素可以调节血糖水平、能量平衡和食欲，进而影响大脑的功能。此外，短链脂肪酸还可以通过调节神经递质的合成和释放，以及影响神经细胞的生长和发育，对认知功能、情绪和睡眠等产生积极的影响。

短链脂肪酸作为肠道菌群的代谢产物，不仅是连接饮食、微生物与宿主健康的关键纽带，更是打开人类代谢奥秘的一把钥匙。从能量代谢到免疫调节，从肠道健康到脑功能调控，其广泛的生物学效应正不断刷新我们对人体微生态的认知。尽管诸多机制仍需深入探索，但其在疾病预防与治疗中的潜力已初露锋芒。通过科学饮食优化肠道菌群、促进内源性短链脂肪酸合成，或许正是通往健康的一条 “短链” 路径。未来，随着精准营养与微生物组学的发展，短链脂肪酸有望成为个性化健康管理的核心靶点，为人类健康带来新的突破。