短链脂肪酸测定方法的研究进展_李明雪.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .短链脂肪酸测定方法的研究进展李明雪，李同梦（徐州开放大学，江苏 徐州）摘 要：近年来，短链脂肪酸作为肠道菌群的代谢产物已被证实参与宿主的能量代谢，已成为预测肥胖、糖尿病等代谢性疾病及抑郁症，阿尔兹海默等神经精神疾病的生物标志物。因此，如何精准有效的测定短链脂肪酸的水平，对临床疾病的病症进行有效的的预判或诊断已成为科学家研究的重点。本文通过对近几年 的测定方法（如气相色谱法、液相色谱法、毛细管电泳法、核磁共振法等）等进行综述，为进一步开发高效灵敏的粪便短链脂肪酸测定方法提供依据。关键词：短链脂肪酸；气相色谱法；测定方法中图分类号：文献标志码：文章编号：（）第一作者：李明雪（），女，本科，主要从事康复治疗。，（，）：，.，.（，）.：；短链脂肪酸（，）主要包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、异戊酸和异己酸等，是肠道菌群代谢饮食中残留的膳食纤维产生的代谢物。的浓度受肠道节段的影响而发生变化，在盲肠和结肠近端处浓度最高，在结肠远端处浓度较低。根据膳食纤维的含量，每天在结肠中大约会产生 的。作为被研究最为深入的代谢产物，在肠道内含量主要取决于肠道菌群的组成、膳食纤维的含量、食物在肠道内的消化时间以及宿主与肠道菌群相互作用的代谢能力。多数以离子形式存在，主要通过转运体吸收利用。在被结肠细胞吸收之后，进入线粒体的三羧酸循环中，为细胞产生 和能量。其中，乙酸、丙酸和丁酸都可以作为肝细胞的能量底物，可经血液循环被肝脏吸收后进行分解代谢，参与葡萄糖的转化和调控脂肪的合成与代谢，影响肠道的电解质平衡、肠道粘膜的通透性、促进营养物质的吸收和调节免疫反应等功能。新近的研究表明，与疾病之间存在显著相关性。研究证实 可逆转多发性硬化患者的调节性 细胞与促炎的辅助性 细胞的失衡；也能与 细胞表面的 受体结合，调节控制食欲的肽类激素的释放影响肥胖；还能与肾素受体介导的肾素血管紧张素系统的功能呈负相关，且有助于降低血压。因此，在维持机体的正常生理活动中具有重要作用，定量检测正常生理状态及病理状态下肠道及粪便中该类物质的含量对于靶向慢性疾病的临床诊断至关重要。的来源与代谢 是由 个碳原子组成的有机脂肪酸，其分子量小，沸点低，常温下易挥发，故又称挥发性脂肪酸，是肠道中的厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门等有益菌群发酵代谢膳食纤维产生的代谢产物，主要包括乙酸、丙酸、丁酸等。正常机体结肠中三种 的含量约占总 的 以上，当机体健康状况和营养水平变化时，的水平也会随之发生变化，主要受肠道菌群的数量、丰度、类型以及膳食纤维在宿主内停留时间的影响。主要通过单羧酸转运体（）介导的主动转运被结肠细胞快速吸收。被结肠腺细胞吸收后，进入线粒体中的柠檬酸循环，为细胞产生 和能量。未在结肠细胞中代谢的 被运送到门静脉循环中，参与外周循环。据报道，人体内的 平均浓度分别为乙酸 广 州 化 工 年 月、丙酸 和丁酸 。在肝脏中，这三种 都被用作肝细胞的能量底物。此外，乙酸还被证实是胆固醇和脂肪酸合成的底物；丙酸是肝脏中合成葡萄糖的前体，参与肝脏代谢。主要通过两种信号途径调节宿主的生物反应能力。一方面，可直接抑制组蛋白去乙酰化酶（）来调控细胞内基因的表达。据报道，相比其他，丁酸抑制 活性最强。另一方面，通过激活 蛋白偶联受体（如、和）信号通路，进一步激活下游信号传导的级联反应，包括核因子（），磷脂酶（），丝裂原活化蛋白激酶（）等途径调控宿主的生物学功能。的测定方法近年来，在粪便、血浆中水平的升高被证实在抑郁症、阿尔兹海默、酒精性脂肪肝等疾病中发挥重要作用。因此，如何准确有效的检测 的含量尤为关键。目前 常用的测定方法包括气相色谱法（，）、液相色谱法（，）以及高效毛细管电泳法（，）等，本文将根据相关的研究结果，总结各方法的研究进展。.气相色谱法（）年，首次被证实可用于 检测。采用 的分析方法检测 对检测器、色谱柱具有一定的要求，这主要是因为 含有羧基，具有强极性，能吸附气相色谱柱，影响色谱柱的重现性。因此，在用 对 进行检测时，首先要对其进行衍生化。常见的衍生化试剂有苄基溴、五氟苄基等。气相色谱法在测试的过程中通常使用火焰离子化检测器（，）、火焰光度检测器（，）、热导检测器（，）等检测器。其中，是一种首选的 检测器，在 的定量分析方面具有优势，具有较高的灵敏度。气相色谱柱常选用毛细管柱，主要包括强极性柱（如）、弱极性柱（如）等，由于 极性大，柱对 的分离效果更佳。与 色谱柱具有相同特性的毛细管柱（）也被广泛用于 测定。由于 极性较强，研发者在靶向 这种方法进行测试时，应当筛选极性相对较强的毛细管柱，以尽可能确保保留时间和分离度能达到最佳效果。值得注意的是，由于待检的粪便 的含量相对较低，故使用串联质谱可显著提高检测器的检测能力。如气相色谱质谱联用技术能兼具定性及定量的优点，具有更精确的优势。.液相色谱法（）具有挥发性，但并不能产生荧光或吸收紫外线的化学基团，因此在检测时需先对 的化学结构进行改造，再采用相关紫外线或荧光检测器对其进行检测。常见的荧光衍生试剂和紫外衍生试剂有重氮甲烷、喹啉及苯并酰肼及苯甲酰甲基、对硝基苄基、对溴苯甲酰甲基等。在检测器的选择中，紫外检测器（，）、质谱检测器（，）等较为常用。在色谱柱的选择中，常用的色谱柱主要有，以 硅胶为填料的色谱柱、色谱柱、离子色谱柱等。目前，采用离子色谱柱方法重复性好、准确度高、专属性和耐用性强，已成为检测 的优势分析方法。单一采用 进行 检测具有一定的局限性，联用效果更佳。等在 年采用 联用的方法，报道了一种新的衍生化试剂 硝基苯肼（）检测，充分验证了这种衍生物具有良好的灵敏度和化学稳定性。由于与粪便样品相比，血清和血浆样品需要更高的检测灵敏度，和曹等在 年研究了几种衍生化试剂，以确定哪一种提供了最大的分析物敏感性，并探究证实了小鼠血清中的 和酮体与干扰结构异构体的最佳分离时间。虽然他们推荐使用邻苄基羟胺（）作为同时测定 和酮体的衍生试剂，但是与 相比，当用 衍生时，被检测到的灵敏度更高。等在 年也使用 监测小鼠血浆中 的浓度，但使用 乙酰氨基巯基，苯并噁二唑作为衍生试剂。虽然衍生化方法具有在室温下完成的优点，但色谱运行时间为 是较为显著的缺点。.高效毛细管电泳法（）是采用高压直流电场力对毛细管进行驱动分离的一项液相分离技术。与前两者相比，的方法快速、简便，样品量少且反应条件温和，适用于 的常规分析。毛细管电泳中常见的衍生化试剂有 溴甲基荧光素、巯基甲巯基、，苯并氧二唑等。临床上常用毛细管电泳紫外和毛细管电泳荧光对粪便 的含量进行检测。但值得注意的是，这两种方法各有优缺点，如毛细管电泳紫外检测法分离范围广，但其灵敏度较低；毛细管电泳荧光检测法的灵敏度较高，但其分离范围窄。总之，用、及 等方法对 进行检测均存在一定的局限性。因此，要使 检测过程的分析时间、操作难度及灵敏度等各项指标达到更好的效果，应当采用串联技术，如、及 与 检测器联用，可同时获得定性、定量数据，如 等开发了一种在血浆 血清酸化后用甲基叔丁基醚萃取法测定 的灵敏方法。这种方法采用 联用技术，将 的有机提取物直接注射，并用极性气相色谱柱与质谱法联用进行分离和检测。对 质子化所需的溶剂比、血浆体积和盐酸用量进行了优化。方法验证也显示了良好的日内和日间重复性。通过简化样品制备程序，这种方法降低了污染的风险，降低了分析成本，提高了产量。.核磁共振法（）核磁共振方法是基于特定原子核的磁特性，利用原子核在磁场中吸收和发射电磁辐射的作用进行检测。产生的能量出现在一个特定的共振频率，这取决于特定同位素的磁场和磁特性。同位素核心 和 已被用于粪便样品中的 研究。核磁共振是一种定量（绝对）、无损、可重复、客观的方法。它主要用于同时追踪复杂生物材料中不同代谢物的化学成份和浓度。它需要在核磁共振实验中使用氘化溶剂，以纠正场强，并避免巨大的溶剂吸收，否则会破坏 谱，将导致重大的分析物损失。同时该方法是非破坏性的，并且只引起材料的微小变化。因此，这种方法已用于监测人体代谢活动，尤其是微生物群对宿主代谢调节的影响。基于 的代谢谱分析可以提供未来的疾病诊断方法，但是在较差的预处理优化方法、仪器成本和灵敏度等方面仍然存在缺陷。第 卷第 期李明雪，等：短链脂肪酸测定方法的研究进展 结 语肠道微生物群具有维持人体平衡的重要功能。微生物群落的变化会导致新陈代谢的不同病理状态。作为肠道产生的关键代谢产物，在人类健康疾病中的作用，越来越引起研究者的重视，靶向对 的全面了解对调控宿主的生理功能作用至关重要。因此，一个良好和可靠的检测 的技术是必不可少的。目前，大多数 分析方法都有优点和缺点。根据粪便样品中 的预期浓度，采用 或、等方法检测 的方法性能都是可行的。建议研究人员在选择适当的粪便 检测方法时，考虑仪器的可用性、时间消耗和成本，以便在研究、临床常规使用和潜在的自动化方面进行检测。参考文献 ，.，.，（）：.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.；，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.，.，（）：.，.：.，（）：.，.，（）：.，.，：.，.，：.，.，（）.翁霞，辛广.生物样品中短链脂肪酸提取测定及其应用进展鞍山师范学院学报，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.（）.，（）：.，.，（）：.