Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК)

По современным представлениям, микроорганизмы, которые обитают в кишечнике – это не просто «гости» или «попутчики». Микробное сообщество, микробиом, - это своеобразный, но полноценный «внутренний орган», выполняющий особые функции и вовлеченный во множество процессов в организме человека. Микробиоценоз и макроорганизм взаимосвязаны нервными, эндокринными, иммунологическими и метаболическими путями.
В связи с этим рассматривать дисбиоз кишечника исключительно как изменение видового и количественного состава микрофлоры не совсем корректно. Важно не только отсутствие патогенов, не только численность отдельных видов микроорганизмов-симбионтов, но и их функциональная активность, достаточная для обеспечения потребностей макроорганизма.

Короткоцепочечные жирные кислоты - КЦЖК – это биохимические маркеры, которые помогают оценить функцию кишечной микрофлоры и ее влияние на состояние здоровья.

Молекулы короткоцепочечных жирных кислот образованы углеродными цепями длиной до 6 атомов углерода. КЦЖК вырабатываются преимущественно в толстой кишке при расщеплении микрофлорой неперевариваемых пищевых волокон, а также некоторых полисахаридов, белков и жиров. Около 95% КЦЖК усваиваются эпителием кишечника, часть из них с кровотоком поступает в печень и периферические ткани. Оставшиеся 5% участвуют в поддержании микросреды в кишечнике и выводятся с калом. 

Спектр КЦЖК помогает оценить состав кишечной микробиоты, функцию желудочно-кишечного тракта и характер питания.

Разные виды бактерий обладают способностью продуцировать разные типы КЦЖК. Например, бифидо- и лактобактерии производят преимущественно уксусную и, в меньшем количестве, молочную кислоты. Микроорганизмы, принадлежащие к родам Propionnibacterium, Veillonella, Anaerovibrio и Arachnia обеспечивают выработку пропионовой и уксусной кислот, а бактерии Acidaminococcus, Bacteroides, Eubacterium, Cloctridium, Coprococcus, Lachnospira, Butyrivibrio, Fusobacterium – масляной кислоты. Изомасляная, изовалериановая, валериановая, и капроновая кислоты - продукты жизнедеятельности Megasphaera, Clostridium.
Уксусная (ацетат), пропионовая (пропионат) и масляная (бутират) кислоты образуются в процессе брожения углеводов. Это основные КЦЖК; их долевое соотношение в норме составляет 60:20:20. Разветвленные короткоцепочечные карбоновые кислоты – изомасляная и изовалериановая – образуются при расщеплении белков из валина и лейцина соответственно. Повышение уровня разветвленных КЦЖК, как правило, свидетельствует о нарушении переваривания и всасывания белков.

Уровень КЦЖК характеризует некоторые ключевые процессы в организме.

КЦЖК имеют фундаментальное значение при взаимодействии между микробиомом кишечника и организмом человека. По сути, основная значимость нормальной микрофлоры определяется функцией вырабатываемых жирных кислот с короткой цепью.

Регуляция состава микробиома. КЦЖК являются питательными веществами для бактерий-симбионтов. Помимо этого, перемещение КЦЖК внутрь клеток кишечного эпителия сопровождается выходом ионов водорода в просвет кишечника, что увеличивает кислотность среды и улучшает условия для роста бифидо- и лактобактерий. Совокупно это способствует увеличению популяции бактерий-продуцентов КЦЖК и препятствует размножению патогенов, поддерживая баланс микробиома.
Питание кишечного эпителия. КЦЖК служат источником энергии для эпителиальных клеток, выстилающих кишечник. Также короткоцепочечные кислоты способствуют обновлению кишечного эпителия и поддерживают состояние слизистой оболочки. В частности, масляная кислота является ключевым питательным субстратом для этих клеток и способствует укреплению кишечного барьера.
Регуляция воспаления. КЦЖК обладают противовоспалительными свойствами и модулируют местные защитные реакции, снижая активность тканевых макрофагов, лимфоцитов и других эффекторных клеток. 
Модуляция иммунного ответа. Учитывая огромную значимость лимфоидной ткани кишечника в обеспечении иммунной защиты организма, КЦЖК оказывают влияние не только на местном, но и на системном уровне, поддерживая баланс между иммунной толерантностью и защитой от патогенных факторов. Жирные кислоты с короткой цепью также обладают противоопухолевой активностью. В связи с этим применение лекарственных препаратов с КЦЖК рассматривается как перспективное направление профилактики онкозаболеваний.
Участие в обмене веществ и энергии:
- Пропионовая кислота является одним из регуляторов метаболических процессов, протекающих в печени. Также пропионат обладает некоторым антибактериальным действием и участвует в образовании нейромедиаторов.
- Уксусная кислота – ацетат – используется мозгом, сердцем, мышцами, почками и другими органами в качестве субстрата для выработки энергии, регулирует моторную активность кишечника, модулирует местные иммунные реакции.
- Масляная кислота необходима для обновления и созревания кишечного эпителия, обеспечивает энергоснабжение колоноцитов.
Таким образом, изменение концентрации КЦЖК может свидетельствовать о нарушении процессов и функций макроорганизма, в которых они участвуют.

Исследование КЦЖК помогает оценить состояние не только микрофлоры, но и макроорганизма.

Жирные кислоты с короткой цепью – летучие соединения, они быстро попадают в системный кровоток, включаются в обмен веществ и выводятся с мочой. Определение КЦЖК в моче позволяет:
- оценить ферментативную активность кишечной микробиоты;
- косвенно определить состав микрофлоры по уровню КЦЖК, вырабатываемых разными видами микроорганизмов;
- оценить функциональное состояние желудочно-кишечного тракта, процессы переваривания и всасывания;
- сформировать представление о характере питания пациента и составить рекомендации по коррекции рациона по количеству пищевых волокон, белков и других нутриентов;
- определить эффективность применения лечебного и функционального питания, биологически активных добавок, лекарственных препаратов;
- получить информацию о процессах обмена веществ и энергии в организме.

В каких ситуациях назначают анализ КЦЖК?
• Для комплексной оценки состояния здоровья в рамках превентивного подхода.
• При выявленном дефиците витаминов, недостаточности панкреатических ферментов, диспепсических явлениях.
• При подозрении на нарушение барьерной функции кишечника, повышенной чувствительности к продуктам питания, целиакию/непереносимость глютена, воспалительные заболевания кишечника.
• При дисбиотических состояниях, возникающих на фоне заболеваний или проведенного лечения (приема антимикробных, противовоспалительных, антацидных препаратов, ингибиторов протонной помпы и других).
• В комплексе с другими метаболомными исследованиями для углубленной оценки нарушений обмена веществ у пациентов с хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой, эндокринной, мочевыделительной и других систем.
• При составлении индивидуальных рекомендаций по питанию, назначению лечения, в том числе при выборе пре- и пробиотиков, биологически активных добавок. 

Повышение уровня КЦЖК с мочой часто означает, что эти соединения не могут эффективно использоваться организмом, и свидетельствует о различных нарушениях процессов, в которых они участвуют. Другая причина высоких значений КЦЖК - избыточная продукция микрофлорой и повышенная проницаемость стенки кишечника.
Снижение КЦЖК может объясняться недостаточным образованием из-за низкого количества субстрата (например, пищевых волокон) или бактерий-продуцентов.
При оценке состояния микробиоты кишечника и при диагностике дисбиотических нарушений будут полезны как результаты исследования короткоцепочечных жирных кислот, так и результаты определения количества микроорганизмов культуральными или молекулярно-биологическими методами. Функциональная активность микробиоты не всегда коррелирует с ее составом, поэтому разные анализы взаимно дополняют друг друга и позволяют повысить информативность обследования.

Исследование в лаборатории CHROMOLAB:

MM03 Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК, 10 показателей) в моче