[Postbiotics] Review article: short chain fatty acids as potential therapeutic agents in human gastrointestinal and inflammatory disorders

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Review article: short chain fatty acids as potentialtherapeutic agents in human gastrointestinal and inflammatory disorders

P. A. Gill, M. C.van Zelm, J. G. Muir, P. R. Gibson

Summary

Background: Butyrate, propionate and acetate are short chain fatty acids (SCFA), important for maintaining a healthy colon and are considered as protective in colorectal carcinogenesis. However, they may also regulate immune responses and the composition of the intestinal microbiota. Consequently, their importance in a variety of chronic inflammatory diseases is emerging.

Aims: To review the physiology and metabolism of SCFA in humans, cellular and molecular mechanisms by which SCFA may act in health and disease, and approaches for therapeutic delivery of SCFA.

Methods: A PubMed literature search was conducted for clinical and pre-clinical studies using search terms: ‘dietary fibre’, short-chain fatty acids’, ‘acetate’, ‘propionate’, ‘butyrate’, ‘inflammation’, ‘immune’, ‘gastrointestinal’, ‘metabolism’.

Results: A wide range of pre-clinical evidence supports roles for SCFA as modulators of not only colonic function, but also multiple inflammatory and metabolic processes. SCFA are implicated in many autoimmune, allergic and metabolic diseases.

However, translating effects of SCFA from animal studies to human disease is limited by physiological and dietary differences and by the challenge of delivering sufficient amounts of SCFA to the target sites that include the colon and the systemic circulation. Development of novel targeted approaches for colonic delivery, combined with postbiotic supplementation, may represent desirable strategies to achieve adequate targeted SCFA delivery.

Conclusions: There is a large array of potential disease-modulating effects of SCFA.

Adequate targeted delivery to the sites of action is the main limitation of such application. The ongoing development and evaluation of novel delivery techniques offer potential for translating promise to therapeutic benefit.

제목

리뷰 논문: 인간 위장관 및 염증성 질환에서 잠재적인 치료제로서의 단쇄지방산

내용

배경: 뷰티레이트, 프로피오네이트및 아세테이트는 단쇄지방산 (short chain fatty acids, SCFA)으로, 결장을 건강하게 유지하는데 중요하며 대장암 발암 기전을 보호하는 것으로 여겨진다. 뿐만 아니라 면역 반응과 장내 미생물의 구성 또한 조절할 수도 있다. 결과적으로다양한 만성 염증성 질환에서의 SCFA의 중요성이 대두되고 있다.

목적: SCFA가 건강 및 질병에서 작용할 수 있는 인체, 세포 그리고 분자의 메커니즘에서의 SCFA의 생리학 및 신진 대사와 SCFA의 치료적 전달에 대한 접근법을 검토한다.

연구 방법: '식이 섬유', ‘단쇄지방산’, ‘아세테이트’, ‘프로피오네이트’,‘뷰티레이트’, ‘염증’, ‘면역’, '장내의', '신진대사' 등의검색어를 사용하여 임상 및 전임상 연구를 위한 PubMed 문헌 검색이 수행되었다.

결과: 광범위한 전임상 증거는SCFA가 대장 기능뿐만 아니라 여러 염증 및 대사 과정의 조절 인자로서의 역할을 뒷받침한다.SCFA는 많은 자가 면역, 알레르기 및 대사성 질환에 관여한다. 그러나 SCFA의 동물 연구를 사람의 질병에 적용시켰을 때의 효과는생리학적 및 식이적 차이와, 결장 및 전신 순환을 포함하는 표적 부위에 충분한 양의 SCFA를 전달하는 어려움에 의해 제한된다. 포스트바이오틱 (postbiotic) 보충과 결합한 결장 내 전달을 위한 새로운 표적 접근법의 개발은 적소에 표적화된 SCFA 전달을 달성하기 위한 바람직한 전략이 될 수 있다.

결론: 질병 조절에 대해 SCFA의잠재적인 효과가 있다. 그러한 적용의 주된 한계는 활성 장소로의 적절한 표적 전달이다. 현재 진행되고 있는 새로운 표적 전달 기술의 개발과 평가는 치료 효과에 대한 보장을 의미할 수 있는 잠재력을제공한다.

F I G U R E 1 Systemic metabolism of SCFA.

SCFA의 전신 대사 (Alimentarypharmacology & therapeutics, 2018)

F I G U R E 3 Potential routes of SCFA delivery to increaseconcentrations

in the colonic lumen and/or systemic circulation

대장 내강 및 / 또는 전신 순환계의 농도를 증가시키기위한SCFA 전달의 잠재적 경로

(Alimentary pharmacology &therapeutics, 2018)

Keywords

: #ShortChainFattyAcids #SCFA #Acetate #Propionate#Butyrate #ColoreactalCancer #ChronicInflammatoryDiseases #Autoimmuntiy #Metabolism#Gastrointestinal #Postbioitcs #PostbioitcSupplementation #Metabolites #BacterialMetabolites#MetabolicByproducts #TargetedDelivery

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[출처: Gill, P.A., van Zelm, M. C., Muir, J. G., & Gibson, P. R. (2018). Short chain fattyacids as potential therapeutic agents in human gastrointestinal andinflammatory disorders. Alimentary pharmacology & therapeutics, 48(1), 15-34.]

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