Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) в моче (10 показателей)

Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) – монокарбоновые кислоты с длиной цепи до 6 атомов углерода. Вырабатываются КЦЖК главным образом анаэробными бактериями, которые доминируют в составе кишечной микрофлоры. Тип ферментируемого в толстой кишке субстрата определяет спектр и количество КЦЖК. Каждая КЦЖК образуется при ферментации субстрата бактериями определенного вида, что позволяет судить о функциональной активности конкретных представителей кишечной микрофлоры.

Определяемые показатели:

Уксусная кислота (ацетат, С2)

Пропионовая кислота (пропионат, С3)

Масляная кислота (бутират, С4)

Муравьиная кислота (формиат, С1)

Валериановая кислота (валерат, С5)

Капроновая кислота (капроат, С6)

Гептановая кислота (С7)

Изомасляная кислота (изобутират, iC4)

Изовалериановая кислота (изовалерат, iC5)

2-метилмасляная кислота

Метод исследования

• Газовая хроматография с пламенно-ионизационным детектированием (ГХ-ПИД).
• Газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ-МС).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Разовую порцию мочи.

Общая информация об исследовании

Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) – монокарбоновые кислоты с длиной цепи до 6 атомов углерода. Наиболее важными КЦЖК являются уксусная (ацетат, С2), пропионовая (пропионат, С3), изомасляная, масляная (бутират, С4), изовалериановая, валериановая (валерат, С5), изокапроновая и капроновая (гексанат, С6) кислоты. КЦЖК – основной продукт микробной ферментации углеводов, жиров и белков.

Вырабатываются КЦЖК главным образом анаэробными бактериями, которые доминируют в составе кишечной микрофлоры. Кишечные бактерии синтезируют большое количество различных гликозидгидролаз, способных ферментировать сложные макромолекулы не переваренных в вышележащих отделах ЖКТ полисахаридов, а также пищевых и эндогенных белков (слизь, слущивающиеся эпителиальные клетки).

Тип ферментируемого в толстой кишке субстрата определяет спектр и количество КЦЖК. При этом неразветвленные КЦЖК – уксусная, пропионовая и масляная – образуются при анаэробном брожении углеводов (пектинов, ксиланов, арабиногалактанов и пр.), тогда как метаболизм белков и продуктов их расщепления ведет к образованию разветвленных кислот – изомасляной (из валина) и изовалериановой (из лейцина). Ежедневно образуется около 200 – 1000 миллимолей (мМ) КЦЖК, из них лишь менее 5 % экскретируется с фекалиями. Остальные более 95 % быстро всасываются апикальной мембраной колоноцитов, в митохондриях которых КЦЖК (главным образом бутират) подвергаются бета-окислению с образованием универсального источника энергии АТФ. Значительная часть КЦЖК (преимущественно уксусная и пропионовая кислота) проникает в локальные кишечные капилляры и по системе воротной вены достигает печени, где подвергается дальнейшей трансформации с образованием глюкозы (около 50 % поступивших КЦЖК). Пропионат в гепатоцитах преимущественно участвует в глюконеогенезе, а также является регулятором метаболических процессов и липидного обмена в печени. Ацетат принимает участие в липогенезе и является важным энергетическим субстратом для сердца, мозга, почек, мышц и других периферических тканей.

Каждая КЦЖК образуется при ферментации субстрата бактериями определенного вида, что позволяет судить о функциональной активности конкретных представителей кишечной микрофлоры.

Процесс формирования КЦЖК кишечными бактериями зависит от многих факторов: возраста и состояния здоровья человека, факторов окружающей среды, рациона, состава микробиоты. Их содержание в просвете толстой кишки определяется также скоростью продвижения пищевого комка, активностью локальной нейроэндокринной системы, составом и количеством кишечных соков, муцина, скоростью обновления кишечного эпителия, приемом лекарств, в частности различных антимикробных средств, присутствия таких неорганических доноров электронов, как нитраты и сульфаты, комплексом всех перечисленных факторов.

Преобладающие в моче 95-98 %
С1 (муравьиная кислота, формиат)
Свободный интермедиат множества метаболических реакций в клетках бактерий.
С2 (уксусная кислота, ацетат)
Свободный интермедиат множества метаболических реакций в клетках бактерий. Основная КЦЖК, образуемая в ЖКТ. Бактерии-продуценты: Bifidobacterium, Lactobacillus, Actinomyces, Ruminococcus.
Минорные в моче 2-5 %
Физиологичные
С3 (пропионовая кислота, пропионат)
Продукт метаболизма полисахаридов пищевых волокон. Одна из основных КЦЖК, образуемых в ЖКТ. Регулирует метаболизм глюкозы и липидов, повышает резистентность к инсулину, уменьшает воспаление. Бактерии-продуценты: Veillonella, Propionnibacterium, Arachnia, Anaerovibrio.
С4 (масляная кислота, бутират)
Продукт метаболизма полисахаридов пищевых волокон. Одна из основных КЦЖК, образуемых в ЖКТ. Обеспечивает энергией колоноциты кишечника, повышает резистентность к инсулину, необходима для выживаемости комменсальной микрофлоры. Бактерии-продуценты:
Acidaminococcus, Bacteroides, Cloctridium, Eubacterium, Lachnospira, Butyrivibrio, Gemmiger, Coprococcus, Fusobacterium, Megasphaera, Clostridium.
С5 (валериановая кислота, валерат)
Продукт метаболизма полисахаридов пищевых волокон, может образовываться из пропионата и шестиатомных сахаров (например, фруктозы). Бактерии-продуценты: Megasphaera.
С6 (капроновая кислота, капроат)
Бактерии-продуценты: Butyrivibrio, Clostridium.
С7 (гептановая кислота)
Продукт метаболизма полисахаридов пищевых волокон, может образовываться из пропионата и шестиатомных сахаров (например, фруктозы). Бактерии-продуценты: Megasphaera, Lactobacillus.
Афизиологичные
iC4 (изомасляная кислота, изобутират)
Продукт метаболизма разветвленных аминокислот из неперевариваемых белков, маркер белковой пищи, снижает резистентность к инсулину. Бактерии-продуценты: Clostridium, Megasphaera, Bacteroides, Propionibacterium.
iC5 (изовалериановая кислота, изовалерат)
Продукт метаболизма разветвленных аминокислот из неперевариваемых белков, маркер белковой пищи, снижает резистентность к инсулину. Бактерии-продуценты: Megasphaera, Clostridium.

Когда назначается исследование?

• Оценка функционального статуса микробиоты.
• Оценка риска возникновения воспалительных заболеваний кишечника.
• Корректировка диеты, нормализация обмена веществ при системных нозологических состояниях не наследственного характера у детей и у взрослых.

Что означают результаты?

Референсные значения

Кто назначает исследование?

Гастроэнтеролог, онколог, терапевт, специалист антивозрастной медицины, геронтолог, диетолог.

Литература

• МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА И ИНУЛИН В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ. Теоретические аспекты и возможности клинического применения. Под редакцией профессора, д.м.н. М.Д. Ардатской. 2016.