陳文靜，楊曉靜

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，江蘇南京 210095）

腸道是機(jī)體最重要的消化器官，也是與外界物質(zhì)接觸最為密切的部位。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括脂肪酸在胃腸道的消化與吸收影響著胃腸運(yùn)動(dòng)和分泌，進(jìn)而影響機(jī)體代謝等生理過(guò)程。這些重要的生理功能都離不開(kāi)腸道上皮層不同類型的細(xì)胞，如吸收性腸上皮細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、內(nèi)分泌細(xì)胞、潘氏細(xì)胞和M 細(xì)胞等。其中，腸內(nèi)分泌細(xì)胞（Enteroendocrine Cells，EECs）所分泌的多種激素參與調(diào)節(jié)腸道自身的運(yùn)動(dòng)和分泌功能、食欲和攝食行為、胃腸化學(xué)感應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝等過(guò)程[1]。因此，脂肪酸和腸道內(nèi)分泌之間相互作用，在調(diào)控機(jī)體營(yíng)養(yǎng)吸收和能量代謝等方面具有重要作用。本文綜述了脂肪酸對(duì)畜禽腸道EECs 的作用，為其調(diào)控畜禽腸道健康、生長(zhǎng)發(fā)育以及相關(guān)疾病的防治提供參考。

1 脂肪酸

脂肪酸是一類由碳、氫、氧3 種元素組成的化合物。不同鏈長(zhǎng)的脂肪酸有不同的代謝途徑，脂肪酸鏈長(zhǎng)是脂肪消化和吸收的重要決定因素。根據(jù)碳鏈長(zhǎng)度可將其分為短鏈脂肪酸（碳鏈上碳原子小于6，Short-Chain Fatty Acids，SCFAs）、中鏈脂肪酸（碳鏈上碳原子為6～12，Medium-Chain Fatty Acids，MCFAs）、長(zhǎng)鏈脂肪酸（碳鏈上碳原子數(shù)大于12，Long-Chain Fatty Acids，LCFAs）。

1.1 SCFAs 及其在腸道的功能 SCFAs 又稱為揮發(fā)性脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸和異戊酸等。大多數(shù)SCFAs 是由腸道微生物（如乳酸桿菌、雙歧桿菌等）發(fā)酵分解不易消化的碳水化合物（包括抗性淀粉和可溶性低聚糖和多糖）而產(chǎn)生的，其他SCFAs 則是由飲食攝入和蛋白質(zhì)等代謝產(chǎn)生[2]。腸道SCFAs 中乙酸、丙酸和丁酸含量較高，它們的比例約為3:1:1，占總SCFAs 的90%～95%，其余僅占很小一部分[3]。發(fā)酵產(chǎn)生的SCFAs 在體內(nèi)參與不同組織的代謝，它們可被腸上皮細(xì)胞吸收并在線粒體內(nèi)被氧化，為機(jī)體提供5%～10%的能量[4]。SCFAs 除了是一種瞬時(shí)能源外，還被認(rèn)為是局部和遠(yuǎn)端生理功能中的關(guān)鍵信號(hào)分子，如跨上皮陰離子分泌、腸道運(yùn)動(dòng)和全身能量代謝等[5]。

SCFAs 主要通過(guò)抑制組蛋白去乙?；福℉DACs）和激活SCFAs 受體2 種方式對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生影響進(jìn)而促進(jìn)腸道穩(wěn)態(tài)。SCFAs 作為配體誘導(dǎo)HDACs 抑制作用，抑制NF-κB 途徑，下調(diào)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控免疫反應(yīng)[6]。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的SCFAs 受體有FFAR2（也被稱為GPR43）、FFAR3（GPR41）以及GPR109A。這些受體分布廣泛，不僅大量分布于腸上皮細(xì)胞，在腸內(nèi)分泌細(xì)胞、免疫細(xì)胞、肝細(xì)胞、脂肪細(xì)胞以及神經(jīng)細(xì)胞中也都有分布[7]。

在SCFAs 中，丁酸在畜禽上的應(yīng)用最為廣泛，但是丁酸易揮發(fā)、有濃烈的酸臭味并且較難傳輸?shù)侥c道后段，因此目前生產(chǎn)上常用丁酸鹽和丁酸甘油酯。Sun 等[8]研究表明，在生長(zhǎng)育肥豬日糧中添加丁酸鈉可降低耗料增重比，增加胴體重量并增加豬盲腸中擬桿菌的相對(duì)豐度，改善腸道健康。在經(jīng)產(chǎn)母豬日糧中添加丁酸鈉顯著提高了仔豬出生窩重、新生仔豬體重和斷奶體重[9]。而斷奶仔豬日糧中添加丁酸鈉顯著增加了腸道絨毛高度和絨毛高度/隱窩深度比，抑制了肥大細(xì)胞活化和炎性介質(zhì)產(chǎn)生[10]，增強(qiáng)腸黏膜緊密連接蛋白的表達(dá)[11]，增強(qiáng)空腸和結(jié)腸閉鎖蛋白的表達(dá)，改善細(xì)菌群落[12]，降低了斷奶后腹瀉發(fā)病率。在肉雞日糧中添加丁酸鹽可以促進(jìn)腸道發(fā)育，誘導(dǎo)抗炎作用以及調(diào)節(jié)肉雞腸道微生物群落[13-15]，并有效控制了腸道中沙門氏菌的繁殖。劉麗華等[16]研究表明，在14 日齡肉仔雞飼糧中添加不同丁酸鈉可顯著提高其采食量和體重，顯著降低耗料增重比。

1.2 中、長(zhǎng)鏈脂肪酸及其在腸道的功能 MCFAs 包括己酸（C6）、辛酸（C8）、葵酸（C10）和月桂酸（C12），被甘油脂化后形成中鏈甘油三酯（Medium Chain Triglycerides，MCT）。MCFAs 主要存在于椰子油和棕櫚油等植物油中，在反芻動(dòng)物的乳脂和椰子油中含量較高，但在黃油中MCFAs 只有不到6%，玉米油中不含任何MCFAs[17]。

LCFAs 又稱為高級(jí)脂肪酸。在碳原子個(gè)數(shù)為14～24的LCFAs 中，LCFAs 的碳原子個(gè)數(shù)多為偶數(shù)，因?yàn)樽匀粭l件下脂肪酸的生物合成總是以2 個(gè)碳原子為擴(kuò)增單位，如豆蔻酸（C14）、軟脂酸（C16）、硬脂酸（C18）以及花生酸（C20）等飽和脂肪酸。LCFAs 可根據(jù)其碳鏈的飽和程度分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸以及多不飽和脂肪酸。根據(jù)不飽和脂肪酸雙鍵所連碳原子的位置不同，LCFAs 又可分為n-3、n-6、n-9 等，包括亞麻酸（LA）、油酸、亞油酸（LOA）、花生四烯酸（AA）和二十二碳六烯酸（DHA）等。LCFAs 在機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育、保護(hù)腸黏膜屏障以及刺激腸道內(nèi)分泌細(xì)胞分泌激素等方面起著重要作用。

MCFAs 和LCFAs 主要通過(guò)激活受體發(fā)揮作用，從而對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生影響調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)。不同研究都表明，F(xiàn)FAR1（GPR40）和FFAR4（GPR120）可同時(shí)被MCFAs 和LCFAs 激活[18]，但是GPR84 只能被MCFAs激活[19]。FFAR1 和FFAR4 分布廣泛，LCFAs 直接和間接誘導(dǎo)了胰島素分泌證明FFAR1 和FFAR4 在腸道中也大量分布[20-21]。GPR84 在腦、結(jié)腸、肝臟和脾臟等都有分布[18]。

仔豬對(duì)MCFAs 的消化吸收率很好，除了供能作用，還可提高仔豬斷奶后的消化率和飼料效率[22]，緩解腸道損傷。研究表明，斷奶前飼喂MCFAs 提高了仔豬的生長(zhǎng)性能，促進(jìn)了腸道發(fā)育[23]，降低了弱仔豬的死亡風(fēng)險(xiǎn)[24]。日糧中添加魚(yú)油（富含ω-3 多不飽和脂肪酸）能夠抑制LPS 對(duì)斷奶仔豬的刺激，緩解LPS 對(duì)仔豬的生長(zhǎng)抑制[25]。在經(jīng)產(chǎn)母豬日糧中添加魚(yú)油和大豆油顯著提高了哺乳仔豬的生長(zhǎng)性能[26]。在肉雞日糧中添加MCFAs 顯著降低了腹部脂肪等，防止脂肪過(guò)度堆積，提高飼料利用率和胴體品質(zhì)[27]。早期研究表明，飼糧中添加魚(yú)油可以有效減少柔嫩艾美耳球蟲(chóng)對(duì)雛雞增重的不利影響以及腸道病變的程度[28]。在肉仔雞和蛋雞日糧中添加多不飽和脂肪酸能一定程度改善肉品質(zhì)[29]，產(chǎn)出富含多不飽和脂肪酸的雞蛋[30]。

2 EECs

EECs 是由腸道干細(xì)胞分化而來(lái)，是腸上皮細(xì)胞中重要的一員，雖然在整個(gè)胃腸腔上皮細(xì)胞中EECs 僅占不到1%，但是其數(shù)量超過(guò)了機(jī)體其他器官所有內(nèi)分泌細(xì)胞的總和，并且分泌超過(guò)20 種激素，因此EECs 被認(rèn)為是機(jī)體內(nèi)最大、最復(fù)雜的內(nèi)分泌器官[31]。EECs 散布在腸管黏膜的上皮組織中，大多為“開(kāi)放型”，其頂端表面覆蓋著一層微絨毛，與管腔成分直接接觸，感受管腔食物刺激和腸道pH 變化等；還有很大比例的EECs 為“封閉型”，包括腸嗜鉻細(xì)胞（EC 細(xì)胞）、腸嗜鉻樣細(xì)胞（ECL 細(xì)胞）、X/A 細(xì)胞和D 細(xì)胞，它們不直接接觸管腔，通過(guò)旁分泌感受內(nèi)容物等變化來(lái)調(diào)節(jié)其內(nèi)分泌狀態(tài)[32]。

2.1 EECs 的分類 EECs 通常根據(jù)其產(chǎn)生的主要激素來(lái)進(jìn)行分類（表1）[33]。在十二指腸中，EECs 中的K 細(xì)胞分泌葡萄糖依賴性促胰島素多肽（Glucose-Dependent Insulinotropic Polypeptide，GIP），具有抑制胃酸分泌、促進(jìn)胰島素釋放的作用[34]。I 細(xì)胞分泌膽囊收縮素（Cholecystokinin，CCK），具有抑制采食、促進(jìn)胰酶分泌和膽囊收縮的作用[35]。S 細(xì)胞分泌腸促胰液素（Secretin，SCT），可以抑制胃酸分泌、促進(jìn)胰腺分泌[33]。位于小腸遠(yuǎn)端和結(jié)腸的L 細(xì)胞產(chǎn)生胰高血糖素樣肽1 和2（GLP-1 和GLP-2），也產(chǎn)生肽YY（PYY），具有促進(jìn)胰島素分泌、抑制采食等作用[33]。EC 細(xì)胞分布在腸道各處，存儲(chǔ)了胃腸道中90%以上的5-羥色胺（5-Hydroxytryptamine，5-HT），分泌的5-HT可以刺激腸道平滑肌收縮，調(diào)節(jié)胃腸道運(yùn)動(dòng)[36]。

表1 主要腸道內(nèi)分泌細(xì)胞及其分泌的激素[32]

2.2 腸內(nèi)分泌細(xì)胞的分布 EECs 的分布存在物種間差異，比如小鼠的L 細(xì)胞主要分布于回腸和結(jié)腸，豬的L細(xì)胞主要分布于十二指腸[37]，而雞的L 細(xì)胞則沿著小腸分布[38]。在豬的腸黏膜中，S 細(xì)胞和I 細(xì)胞主要分布在十二指腸黏膜[39]。同時(shí)EECs 的分布還受到外界環(huán)境的影響，當(dāng)飲食中含有高脂飼料時(shí)，小鼠腸道的L 細(xì)胞和K 細(xì)胞的數(shù)量均顯著減少，且表達(dá)量也顯著下降[40]。

EECs 釋放的激素大多數(shù)通過(guò)內(nèi)分泌的方式進(jìn)入血液循環(huán)作用于靶細(xì)胞；有一些激素通過(guò)旁分泌進(jìn)入細(xì)胞間隙，擴(kuò)散到鄰近靶細(xì)胞發(fā)揮作用；還有一部分釋放的激素通過(guò)自分泌的方式作用于靶細(xì)胞膜上。EECs 釋放的激素與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合發(fā)揮相應(yīng)的生理作用，如調(diào)節(jié)采食活動(dòng)和胃酸分泌、調(diào)節(jié)胰島素分泌、膽囊收縮和胃腸蠕動(dòng)等。

3 脂肪酸對(duì)EECs 作用的影響

游離脂肪酸不僅是必需的營(yíng)養(yǎng)元素，還參與調(diào)節(jié)許多細(xì)胞功能。游離脂肪酸通過(guò)EECs 表面的G 蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響腸道功能。許多研究表明，GPCRs 作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)傳感器，其在整個(gè)胃腸道中都有表達(dá)[41]。Symonds 等[41]研究表明，短鏈脂肪酸受體FFAR2 在結(jié)腸近端高表達(dá)，F(xiàn)FAR3 在空腸遠(yuǎn)端表達(dá)最強(qiáng)。中鏈脂肪酸受體GPR84 和中、長(zhǎng)鏈脂肪酸受體FFAR1 在回腸中表達(dá)最高，而FFAR4 在結(jié)腸近端中表達(dá)水平最高[41]。這種分布與其生物學(xué)效應(yīng)有關(guān)，中、長(zhǎng)鏈脂肪酸來(lái)源于飲食，相比之下，腸道中SCFAs 主要由微生物發(fā)酵產(chǎn)生，因此，F(xiàn)FAR2 和FFAR3 在腸道前段表達(dá)較低，主要存在于腸道后段。

3.1 SCFAs 對(duì)EECs 分泌的影響 在SCFAs 中，F(xiàn)FAR2和FFAR3 都可以識(shí)別SCFAs，但其優(yōu)先識(shí)別的SCFAs不同，F(xiàn)FAR2 優(yōu)先識(shí)別乙酸和丙酸，而FFAR3 優(yōu)先感應(yīng)丙酸、丁酸和其他SCFAs[42]。腸腔內(nèi)SCFAs 濃度增加可誘導(dǎo)L 細(xì)胞和EC 細(xì)胞增殖，乙酸和丙酸通過(guò)Gq/11 而不是Gi 增加細(xì)胞內(nèi)鈣水平，從而誘導(dǎo)L 細(xì)胞分泌GLP-1[5]。相反，在一項(xiàng)在體研究中，丁酸（而不是乙酸和丙酸）增加了野生型小鼠的GLP-1 和PYY水平，而在FFAR3-/-鼠中未觀察到這一現(xiàn)象，并且丁酸和丙酸對(duì)K 細(xì)胞分泌GIP 的刺激作用也不依賴于FFAR3[43]。Moquet 等[44]研究表明，在幼齡肉仔雞日糧中添加丁酸改變了消化過(guò)程和氨基酸的生物利用度，可能與腸道內(nèi)分泌L 細(xì)胞分泌活動(dòng)的改變有關(guān)。

3.2 LCFAs 對(duì)EECs 分泌的影響 研究表明，F(xiàn)FAR1 敲除鼠在灌胃LCFAs 后，CCK、GLP-1 和GIP 分泌減少[45]。在腸內(nèi)分泌細(xì)胞K 細(xì)胞中，F(xiàn)FAR1 在小腸下部K 細(xì)胞中高表達(dá)，F(xiàn)FAR4 在小腸上部的K 細(xì)胞中高表達(dá)，當(dāng)FFAR4 被敲除后，K 細(xì)胞的GIP 分泌量減少，F(xiàn)FAR4 在脂肪酸誘導(dǎo)的GIP 分泌中起著重要作用，有利于在高脂引發(fā)的肥胖中誘導(dǎo)胰島素分泌維持正常血糖水平[34]。FFAR4 可以與α-亞麻酸（ALA）和二十二碳六烯酸（DHA）結(jié)合，使胞外Ca2+通過(guò)L 型通道進(jìn)入刺激STC-1 細(xì)胞株釋放CCK、GLP-1 和PYY[46]。雖然LCFAs 的這些作用與FFAR1 和FFAR4 的激活有著密切關(guān)系，但這些效應(yīng)可能還涉及其他機(jī)制。有研究表明，ALA 仍然能刺激FFAR1/4 雙敲除鼠建立的混合結(jié)腸上皮細(xì)胞分泌GLP-1[47]。ALA 和DHA 也可以刺激L細(xì)胞上的FFAR1 產(chǎn)生GLP-2，從而改善DSS 誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎[48]。

除了FFAR1 和FFAR4 外，CD36 和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（FATP4）與LCFAs 直接結(jié)合作用，促進(jìn)腸腔脂肪酸的吸收[45,49]。橄欖油灌胃后，與野生型小鼠相比，CD36 敲除小鼠CCK 和促胰液素分泌減少；在體外，脂肪酸促進(jìn)表達(dá)CD36 的細(xì)胞釋放促胰液素和CCK，對(duì)脂肪消化和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定具有重要意義[49]。

4 EECs 中脂肪酸受體下游信號(hào)通路

LCFAs 受體FFAR1 和FFAR4 均與Gq偶聯(lián)，通過(guò)激活三磷酸肌醇受體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+的釋放，激活胞吐作用的其他相關(guān)信號(hào)分子[40]。SCFAs 受體FFAR2 和FFAR3 中，F(xiàn)FAR2 被證實(shí)可以通過(guò)Gq和Gi/o參與調(diào)節(jié)cAMP 途徑，而FFAR3 對(duì)Gs具有選擇性[50]，cAMP 和下游效應(yīng)蛋白Epac2 和PKA 都可能參與胞吐機(jī)制。

LCFAs 與FFAR1 和FFAR4 結(jié)合，使得FFAR1 和FFAR4 與Gq/11偶聯(lián)，激活下游信號(hào)通路PLC-β，生成IP3 和DAG，IP3 調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣信號(hào)，Ca2+分泌增加，而DAG 調(diào)節(jié)PKC，共同調(diào)控GLP-1 等激素的分泌。但是，F(xiàn)FAR1 的激活調(diào)節(jié)信號(hào)Ca2+并不是從細(xì)胞的鈣庫(kù)中釋放的，而是通過(guò)激活TRPC3、膜去極化和電壓依賴的Ca2+進(jìn)入原代L 細(xì)胞中的[51]。有研究證實(shí)，EC細(xì)胞中存在α2-腎上腺素能受體下游的百日咳毒素敏感刺激機(jī)制（瞬時(shí)受體電位TRPC4 通道的激活）[52]。在STC-1 細(xì)胞中，LA 可激活STC-1 細(xì)胞的瞬時(shí)受體電位通道M5（Trpm5），干擾降低Trpm5的mRNA 表達(dá)后，LA 誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)鈣和CCK 分泌的增加明顯減弱，F(xiàn)FAR4 通過(guò)Trpm5 誘導(dǎo)STC-1 細(xì)胞CCK 分泌[53]。在原代L 細(xì)胞和GLUtag 細(xì)胞中，TRPA1 激動(dòng)劑使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，促進(jìn)GLP-1 的分泌，當(dāng)把TRPA1敲除或用TRPA1 抑制劑后，這些作用都顯著減弱[54]。FFAR2 優(yōu)先與2～3 碳的SCFAs 結(jié)合，通過(guò)Gq-磷脂酰肌醇途徑增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，也可通過(guò)G 蛋白亞基Gi/o途徑減少細(xì)胞內(nèi)cAMP，而FFAR3 只能通過(guò)Gi/o途徑優(yōu)先與剩下的SCFAs 結(jié)合[55]。

除了FFARs，CD36 在十二指腸和空腸絨毛細(xì)胞的刷狀膜緣處表達(dá)，脂肪酸通過(guò)CD36 增加細(xì)胞內(nèi)鈣和cAMP，進(jìn)而調(diào)節(jié)EECs 的分泌[57]。LCFA 與CD36 結(jié)合后引起Src-PTKs 的磷酸化作用，激活PLC 途徑后產(chǎn)生IP3，隨后Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放出來(lái)；同時(shí)鈣池調(diào)控鈣離子通道（SOC）打開(kāi)，細(xì)胞外的Ca2+內(nèi)流。Ca2+濃度增加和cAMP 的增加促進(jìn)了EECs 的分泌。CD36作為L(zhǎng)CFAs 的轉(zhuǎn)運(yùn)載體，還可能作為GPR120 的共受體，誘使和轉(zhuǎn)運(yùn)LCFA 至低親和力受體GPR120[58]。

圖1 腸內(nèi)分泌細(xì)胞感應(yīng)脂肪酸機(jī)制[56]

5 小 結(jié)

游離脂肪酸與EECs 的相互作用形成了穩(wěn)定的腸道環(huán)境。游離脂肪酸作為飼料添加劑常用于提高肉雞和仔豬的生長(zhǎng)性能，但作用方式還不完全清楚。長(zhǎng)鏈脂肪酸受體FFAR1 和FFAR4、短鏈脂肪酸受體FFAR2和FFAR3 都分布于腸內(nèi)分泌細(xì)胞上，LCFAs 和SCFAs通過(guò)激活這些受體刺激EECs 分泌胃腸激素（CCK、GLP-1、5-HT 和GIP 等）。這些激素通過(guò)腸道作用于全身，如EC 細(xì)胞分泌的5-HT 可以刺激腸道平滑肌收縮，也可以通過(guò)腦-腸軸調(diào)節(jié)機(jī)體大腦活動(dòng)；L 細(xì)胞分泌的GLP-1 在調(diào)節(jié)胰島素分泌中起著重要作用。因此，了解脂肪酸對(duì)畜禽EECs 的作用，深入研究信號(hào)途徑，有利于全面了解腸道消化吸收功能的過(guò)程。通過(guò)調(diào)整飼糧的脂肪酸成分，調(diào)控胃腸道化學(xué)感受器，優(yōu)化腸道激素的分泌，刺激食欲和調(diào)節(jié)采食量，對(duì)改善畜禽腸道健康、調(diào)控生長(zhǎng)發(fā)育具有重要意義。