短链脂肪酸和肥胖

肥胖已经成为一种全球性的流行病，在大多数西方国家的发病率超过20%。有人提出，目前的肥胖流行病可能是由于维持能量平衡的生理机制（根据祖先的饮食进化而来）与当前食物的组成不匹配造成的西方饮食。在过去的几十年里，西方饮食发生了重大变化，“快速”和“方便”食品的流行迅速增加。这类食品能量密集，膳食纤维含量低，产生的饱腹感和饱腹感信号低于低能量密集型食物。这种饮食与人类肠道几千年来适应的低能量密集、营养不良的历史饮食明显不同。有证据表明，在人类历史的大部分时间里，人类谱系消耗的不易消化的植物材料，如草、莎草和块茎，比典型的西式饮食中所消耗的更多。与现代饮食中每天食物中有<15克的食物纤维相比，古代饮食中食物纤维每天>100克，因此古人的饮食含有更多不易消化物质。

一些小肠消化不了的碳水化合物完好无损地到达大肠。大肠的细菌发酵这些碳水化合物。人体肠道微生物群由10的13至14次方个微生物组成，占体重的1 kg以上。肠道微生物群成为肥胖及其相关健康并发症的主要决定因素。肠道内不可消化碳水化合物的细菌发酵的主要产物是短链脂肪酸、热量和气体（氢气、二氧化碳，还可能有甲烷）。细菌发酵过程充当未消化物质的能量收集系统，拯救小肠无法吸收的能量，作为某些物种的主要能源。例如，大猩猩大约57%的可代谢能量来自短链脂肪酸，而人类的短链脂肪酸只有1.2-10%来自普通西方饮食。细菌发酵产生的主要短链脂肪酸是醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐，并且以大约60:20:20的摩尔比例存在。食用可溶性可发酵碳水化合物（会增加动物模型中短链脂肪酸的盲肠含量。然而，短链脂肪酸产生的速率、比率和程度是可发酵碳水化合物类型、微生物多样性和活性之间的复杂相互作用，肠道转运时间。

在啮齿类动物的高脂肪饮食中添加可溶性可发酵碳水化合物已被证明可以防止体重和脂肪质量增加。研究表明，食用高益生元纤维断奶饮食的成年啮齿类动物在接受高脂肪和蔗糖的西式饮食挑战时，可防止体重增加。研究表明，食用可发酵碳水化合物的有益效果是针对青少年啮齿类动物的。除了身体成分的改善外，许多针对人类的研究报告了可发酵碳水化合物s的摄入与葡萄糖稳态、胰岛素敏感性和血脂谱改善之间的关系，然而，这些有益的影响在年轻健康成年人中并不存在。

尽管人们知道，摄入更多的可发酵碳水化合物会增加结肠短链脂肪酸的产生，从而产生广泛的健康益处，但仍需要进一步的研究来充分阐明短链脂肪酸介导这些效应的分子机制。已发表的研究通常侧重于单一机制来解释与肠源性短链脂肪酸相关的积极生理效应。然而，所报道的有益效应不是特定组织上单一代谢过程活动的结果，而更可能是多种机制同时激活的结果。短链脂肪酸通过相互关联的作用影响食欲调节和能量平衡。

大量证据表明，短链脂肪酸在食欲和能量平衡中起着有益的作用。然而，由于大多数研究来自动物模型，因此在将这些证据翻译给人类时必须谨慎。因此，迫切需要人类数据来支持正在报告的机械数据。一个主要问题是，大量的可发酵碳水化合物通常不能被人类很好地耐受，这导致与动物研究相比，人类实验饮食中使用的可发酵碳水化合物相对较少。因此，通过饮食或药理学手段复制动物研究中观察到的短链脂肪酸谱变化的有效策略，可能有可能将动物研究中观察到的有益效果转化为人类。可发酵碳水化合物及其分解产物短链脂肪酸对宿主生理有积极影响。然而，大多数研究都聚焦在短链脂肪酸对一个特定组织或代谢过程的影响，而没有把身体系统作为一个整体来看待。短链脂肪酸有许多代谢过程，这些代谢过程被平行激活，影响能量稳态和食欲调节。此外，通过肠-肝-外周组织轴对短链脂肪酸的位点特异性摄取表明单个短链脂肪酸的作用具有选择性。只有将这些效应结合起来，才能看到短链脂肪酸对宿主能量稳态的真正影响。