İnsanlar dietteki lifler ve kompleks karbonhidratların (sellüloz, sindirime rezistan nişasta ve oligosakkardiler gibi) sindirimi için gerekli olan enzimlerden yoksundurlar. Bu tür besinler başlıca n-butirat, asetat ve propionat olmak üzere kısa zincirli yağ asitleri (SCFA) üreten kolon bakterileri tarafınca fermente edilirler. Bu yararlı kısa zincirli yağ asitlerinin immun sistem dengeleyici ve anti enflamatuvar özellikleri vardır ve kolonik epitalyal hücreler ve intestinal mikrobiota için enerji kaynağı ve bağırsak sistemi dengesi üzerine pozitif etkileri vardır.
a) Bağırsak içi pH'ı düşürerek ve antimikrobiyal peptid salınımını düzenleyerek bağırsakları patojenlerden korurlar.
b) Mukozal çoğalmayı, musin üretimini ve sıkı bağlantı oluşumunu artırarak, intestinal bariyer görevini düzenlerler.
c) Sıvı ve elektrolit reservini sağlamak adına sodyuma bağlı su emilimini artırırlar.
d) Sempatetik sistemi uyararak kalp atım hızını artırma ve termogenezisi tetikleme yolu ile vücuda alınan maddelerin aşırı enerji birikimine yol açmasını önlerler.
e) Enteroendokrin hücrelerdeki G proteine bağlanmış reseptörleri aktive ederek bağırsak motilitesi ve enerji metabolizması (leptin, peptid YY, glukagon-benzeri protein-1 ve ghrelin) ile ilişkili sekresyon ve hormonları düzenler.
f) İştah ve besin alımını (tokluk hissi oluşturarak), insülin hassasiyetini ve yağ birikimini indirekt olarak düzenler
Kimyasal olarak birbirlerine benzemelerine rağmen kısa zincirli yağ asitleri farklı şekillerde metabolize olurlar ve her biri farklı fizyolojik etkiler ortaya çıkarır. N-Butirat kolonik enterositlerin en önemli enerji kaynağı olup, bariyer oluşumu ve tamiri konusunda önemli bir yere sahiptir. Nötrofil migrasyonunu düzenleme ve bağışıklık hücrelerinden sitokin salınımını baskılama gibi anti enflamatuvar fonksiyonlara sahiptir. Asetat (en bol bulunan kısa zincirli yağ asidi) ve propionatın bağırsak epiteli üzerinde daha zayıf besleyici ve koruyucu etkileri vardır ve kan ile karaciğer ve periferik dokulara taşınarak lipid (asetat) ve glukoz (propionat) sentezinde kullanılırlar.
Sağlıklı bireylerde kısa zincirli yağ asidi üretiminin miktarı ve çeşidi büyük oranda mikrobiota kompozisyonu, besinle alınan karbonhidrat miktarı, emilim kapasitesi ve kolonik geçiş zamanına bağlıdır. Kısa zincirli yağ asidlerinin %90-95'i kadarı kolonda absorbe olurlar ve geri kalanı gaita ile dışarı atılırlar. Dışkıdaki kısa zincirli yağ asidi miktarı dietle lif alımını gösteren sağlık ve bağırsak mikrobiotası aktivitesi için önemli bir biomarkerdır.
Klinik kullanımı ve endikasyonları
Sağlık üzerine yararlı etkileri göz önüne alındığında, dışkıda kısa zincirli yağ asidlerinin seviyesinin az olması tehlikeli olarak addedilir ve intestinal disbiyozisi (yararlı bakterilerin eksikliği) ve/veya dietle lif alımının yetresizliğini işaret eder ve ayrıca birçok klinik durumu etkiler:
a) n-Butirat ve propionat üreten bakterilerin seviyesindeki azlık ülseratif kolit (n-butirat) ve çocukluk çağı astımı (propionat) gibi enflamatuvar hastalıklar ile ilişkilidir.
b) İleri kolorektal adenoması olan hastaların gaitalarında n-butirat seviyesi azdır ve yapılan çalışmalar kısa zincirli yağ asitlerinin kolorektal kanseri önlemede önemli bir yerinin olduğunu göstermiştir. Özellikle n-bütirat olmak üzere bu kısa zincirli yağ asitleri kanser hücrelerin gelişimini yavaşlatma ve apoptozisi tetikleme ile sekonder bir kemoproteksiyon sağlamakla beraber, primer olarak ilaç metabolize eden enzimleri aktive ederek karsinogenezisin mutajenik yükünü azaltırlar.
c) Glukoz homeostazisinde gaitadaki kısa zincirli yağ asitleri eğer metabolik hastalık var ise azalmış olarak bulunur. Tip 2 diyabet ve gut hastalığında butirat üreten bakterilerin miktarında belirgin azalma gözlenir.
d) Kısa zincirli yağ asidlerinin seviyesinde azalma motilite problemleri ile ilişkilidir. Gıdaların bağırsaktan geçiş süreleri 50 saat üzerinde ise dışkıdaki kısa zincirli yağ asidi miktarı, artmış emilime bağlı olarak az bulunacaktır.
e) Antibiyotikler diyareye yol açarak kısa zincirli yağ asitlerinin üretimini azaltırlar.
f) Dışkıda kısa zincirli yağ asitleri obez/aşırı kilolularda, normal kilolu olanlara göre daha fazla görülem eğilimindedir
g) Mikrobiotanın sağlıklı olma durumunun bir göstergesi olarak, dışkıda kısa zincirli yağ asitlerinin, özellikle n-bütiratın ölçümü, prebiotic ve/veya probiyotiklerden fayda görebilecek kişilerin belirlenmesinde önemli bir biomarkerdır.
Kısa zincirli yağ asitleri (SCFA) Ölçüm değerleri ve değerlendirilmesi (µmol/g)
Düşük Orta derecede azalmış Optimal
Total SCFA ≤ 48.2 48.3-72.1 ≥ 72.2
n-Butirat ≤ 4.3 4.4-7.7 ≥ 7.8
Asetat ≤ 31.4 31.5-46.2 ≥ 46.3
Propionat ≤ 9.1 9.2-13.6 ≥ 13.7