肠道微生物-调节消化系统功能

共生菌是肠腔的永久居民。因此，在这些生物体的生命周期期间产生的因素可直接作用于邻近的上皮或改变肠腔的环境，以产生可影响上皮功能的代谢物。共生细菌的主要功能之一是加工饮食或环境物质。这产生维生素或代谢物，虽然不是细菌本身产生的，但仍然依赖于共生活性。例如，共生菌需要将复杂的膳食多糖分解成SCFA。SCFA，主要是乙酸、丁酸和丙酸，是能量来源，但它们也影响上皮和免疫宿主细胞功能。有两种已知的SCFA作用机制，直接抑制组蛋白去乙酰化酶和G蛋白偶联受体短链脂肪酸受体（G protein-coupled receptor43，GPR43）和GPR41受体的连接。SCFAs对于肠和上皮稳态是重要的。在IBD患者SCFA水平下降和丁酸缺乏，由于转运蛋白MCT-1G表达下调与IBD发病有关。丁酸酯可降低炎性细胞因子如TNF、IL-6和IL-1β的表达。克罗恩病患者的固有层细胞，通过抑制NF-κB激活可改善三硝基苯磺酸诱导的结肠炎。一般而言，通过微生物群产生的SCFA与结直肠癌和IBD小鼠的发病率相关。因此，当丁酸缺乏时MCT1转运的表达下调可伴有IBD的发生。在克罗恩病患者中，丁酸减少也引起炎性细胞因子如TNF、IL-6和IL-1β的表达降低，在肠上皮细胞中通过抑制NF-κB的激活改善三硝基苯磺酸诱导的结肠炎。一般情况下，大肠中产生SCFA伴有结肠直肠癌和IBD发生率降低。缺乏CPR43小鼠对自身免疫性炎症的敏感性增加，包括DSS-结肠炎。SCFA已被证明影响上皮屏障功能。在肠上皮细胞，产生丁酸和丙酸的共生微生物可上调细胞保护性热休克蛋白。在体外和体内证实醋酸和丁酸酯刺激黏蛋白的分泌。在结肠癌患者丁酸酯在肠上皮细胞和固有层细胞上表达下调。并与丁酸酯的肿瘤抑制作用有关。

共生菌在处理复杂的多糖和SCFA产生的能力上是有不同的。来自拟杆菌类群的共生物产生乙酸和丙酸，而丁酸主要由厚壁菌门（Firmicutes）提供。SCFA生产也可以是益生菌保护的主要机制。事实上，由保护性双歧杆菌产生的乙酸酯防止致病性大肠埃希菌诱导的肠上皮细胞凋亡。仅有的保护性双歧杆菌含有ATP结合盒转运蛋白，其能够生产乙酸乙酯，并作用于肠上皮细胞以增加屏障功能，防止志贺毒素从肠腔到血液的致死性易位的发生。(www.xing528.com)

以上数据显示主要受益于共生菌来源的SCFA对上皮完整性和上皮细胞功能的调节作用。然而，在大多数情况下，肠上皮细胞活化的分子机制尚未得到全面和充分的研究。