부티르산(Butyrate)

부티르산(Butyrate)

부티르산(butyrate, butyric acid)은 장내 세균이 만드는 가장 중요한 대사물질이다. 초산(acetic acid), 프로피온산 (propoinate)와 함께 짧은사슬지방산로 분류되지만, 지금까지 발표된 연구에 따르면 가장 많은 기능을 하는 것으로 볼 수 있다.

부티르산의 기능

  • 부티르산은 다양한 기작을 통해 항염증 효과를 보인다. Nuclear factor kappa B (NF-kB)를 저해하고, interferon gamma [IFN-γ], tumor necrosis factor [TNF-α], interleukin-1B [IL-1B], IL-6, IL-8 등을 저해하여, 항염증 효과를 나타낸다.
  • 부티르산의 생산이 원활하지 않은 경우에는 IBD 환자에서 점막의 손상과 염증이 관찰된다.​1​
  • 항염증 효과를 보이는 regulatory T 세포(Treg)의 분화와 촉진시킨다.​2​
  • White adipose tissue의 β3 adrenergic receptor mediated lipolysis를 증가시켜 에너지 소비를 늘려서 식이에 의한 비만을 예방한다.​3​
  • Histone deacetylase (HDACs)를 저해하여 chromatin 구조의 변화를 통해 유전자의 활성화를 촉진한다.​4​
  • Colonocyte (대장 세포)의 주요한 에너지원이다. 부족하면 Colonocyte의 Atopopsis를 유발하는 것으로 알려져 있다.​5​
  • 식이섬유 섭취로 부티르산의 생산을 증가시키면 대장에서 암의 발생을 낮출 가능성이 있다.​6​
  • 대장에서 sodium, potassium과 수분의 흡수를 촉진해 설사병을 완화하는 효과가 있다.​7​ 반대로 부티르산이 부족한 Dysbiosis 상태에서 설사가 촉진될 수 있다.​8​ 설사환자의 75%에서 식이섬유 투여로 인한 부티르산 생성 미생물의 증가로 설사가 완화된 연구도 보고 된 바 있다.​9​
  • 설치류 모델에서 부티르산이 non-rapid-eye movement sleep (NREMS)을 50%이상 더 유도하여 수면의 질을 높이는 것으로 보인다.​10​

References

  1. 1.
    Morgan XC, Tickle TL, Sokol H, et al. Dysfunction of the intestinal microbiome in inflammatory bowel disease and treatment. Genome Biol. 2012:R79. doi:10.1186/gb-2012-13-9-r79
  2. 2.
    Arpaia N, Campbell C, Fan X, et al. Metabolites produced by commensal bacteria promote peripheral regulatory T-cell generation. Nature. November 2013:451-455. doi:10.1038/nature12726
  3. 3.
    Jia Y, Hong J, Li H, et al. Butyrate stimulates adipose lipolysis and mitochondrial oxidative phosphorylation through histone hyperacetylation-associated β3 -adrenergic receptor activation in high-fat diet-induced obese mice. Exp Physiol. February 2017:273-281. doi:10.1113/ep086114
  4. 4.
    Candido E. Sodium butyrate inhibits histone deacetylation in cultured cells. Cell. May 1978:105-113. doi:10.1016/0092-8674(78)90305-7
  5. 5.
    Jacobi SK, Odle J. Nutritional Factors Influencing Intestinal Health of the Neonate. Advances in Nutrition. September 2012:687-696. doi:10.3945/an.112.002683
  6. 6.
    Bingham SA, Day NE, Luben R, et al. Dietary fibre in food and protection against colorectal cancer in the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC): an observational study. The Lancet. May 2003:1496-1501. doi:10.1016/s0140-6736(03)13174-1
  7. 7.
    Ruppin H, Bar-Meir S, Soergel KH, Wood CM, Schmitt MG Jr. Absorption of Short-Chain Fatty Acids by the Colon. Gastroenterology. June 1980:1500-1507. doi:10.1016/s0016-5085(19)30508-6
  8. 8.
    Whelan K, Schneider SM. Mechanisms, prevention, and management of diarrhea in enteral nutrition. Current Opinion in Gastroenterology. March 2011:152-159. doi:10.1097/mog.0b013e32834353cb
  9. 9.
    O’Keefe SJ. Effect of fiber supplementation on the microbiota in critically ill patients. WJGP. 2011:138. doi:10.4291/wjgp.v2.i6.138
  10. 10.
    Szentirmai É, Millican NS, Massie AR, Kapás L. Butyrate, a metabolite of intestinal bacteria, enhances sleep. Sci Rep. May 2019. doi:10.1038/s41598-019-43502-1