益生元和短链脂肪酸

人类确实分解膳食纤维的酶，在人体小肠内不被消化酶的水解，但是肠道细菌具有分解膳食纤维的酶，可降解膳食纤维。许多不同种类的碳水化合物属于膳食纤维。这些包括抗性淀粉（淀粉和淀粉降解产物）、非淀粉多糖（纤维素、半纤维素、果胶、胶质和粘液）、菊粉和低聚糖，如低聚果糖和低聚木糖等。

在微生物群产生的益生元发酵产物中，短链脂肪酸的研究最为深入，尽管它们可能不是微生物群发酵产生的唯一具有生物活性的产物。短链脂肪酸主要由醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐组成，微生物群细菌发酵益生元后会产生许多其他代谢物和气体。短链脂肪酸可以作为通过结肠黏膜吸收的能量源。其中，醋酸盐主要在肌肉、肾脏、心脏和大脑中代谢。丙酸盐在肝脏中进行代谢，是一种新的糖原底物，可以抑制胆固醇合成并调节脂肪组织中的脂肪生成。相比之下，丁酸盐主要由结肠菌代谢，它作为一种优先底物，通过不同的机制调节细胞生长和分化。

除了能量来源外，短链脂肪酸还具有许多重要的生理功能，包括维持管腔pH值、抑制病原体生长、影响肠道动力、通过刺激癌细胞凋亡来减少结肠癌。此外，短链脂肪酸还作为信号分子，通过G蛋白偶联受体（GPCRs）减少促炎性细胞因子的产生，增加大肠调节性T（Treg）细胞的数量。由于不同的益生元在微生物群发酵后产生不同数量和组成的短链脂肪酸和气体，为了预防或治疗某些特定的炎症性疾病，必须根据其在结肠中的代谢情况优先选择不同的益生元纤维给药。