Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri

Yusuf Döğüş; Amin Deami; Zafer Yönden

doi:10.17827/aktd.1330297

TR EN

Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri

Öz

Kısa zincirli yağ asitleri (KZYA'lar), kısmen ve sindirilemeyen polisakkaritlerin fermentasyonu sırasında bağırsak mikrobiyotası tarafından üretilen yağ asitlerinin bir alt kümesidir. En yüksek KZYA seviyeleri, enterositler tarafından lokal olarak kullanıldıkları veya bağırsak epiteli boyunca kan dolaşımına taşındıkları proksimal kolonda bulunur. İki ana KZYA sinyal mekanizması tanımlanmıştır. Bunlar; histon deasetilazların (HDAZ'lar) inhibisyonu ve G-protein-bağlı reseptörlerin (GPR'ler) aktivasyonudur. HDAZ'lar gen ekspresyonunu düzenlediğinden, HDAZ'ların inhibisyonunun çok çeşitli down regule sonuçları vardır. HDAZ'ların KZYA aracılı inhibisyonuna ilişkin anlayışımız henüz başlangıç aşamasındadır. GPR'ler, özellikle GPR43, GPR41 ve GPR109A, KZYA'lar için reseptörler olarak tanımlanmıştır. Çalışmalar, bu GPR'lerin hastalıkların ve metabolizmanın düzenlenmesinde önemli bir rol oynadığını göstermiştir. Bunlar reaktif oksijen türlerini (ROT) indüklemek, hücre çoğalmasını ve işlevini değiştirmek, anti-enflamatuar, antitümorijenik ve antimikrobiyal etkilere sahip ve bağırsak bütünlüğünü değiştirmektedir. Son zamanlarda yapılan araştırmalar, KZYA'ların yalnızca bağırsaktaki sinyal iletim yolunu etkilemekle kalmayıp, aynı zamanda kandaki dolaşımları yoluyla bağırsak dışındaki doku ve organlara da ulaştıkları bulmuştur. Bu çalışmada; KZYA'ların geniş etkileri ve seviyelerinin diyetle düzenlendiği göz önüne alındığında, dünyada enflamatuar hastalıklar için yeni terapötik strateji geliştirilmesi amaçlamak ve konak fizyolojisi üzerindeki etkilerine ilişkin mevcut anlayışı gözden geçmekteyiz.

Anahtar Kelimeler

g- protein bağlı reseptör, Histon deasetilazlar, Mikrobiyota, Kısa zincirli yağ asitleri

Short Chain Fatty Acids Due to Microbiota and Effect on Diseases

Öz

Short-chain fatty acids (SCFAs) are a subset of fatty acids produced by the gut microbiota during the fermentation of partially and indigestible polysaccharides. The highest levels of SCFA are found in the proximal colon, where they are used locally by enterocytes or transported into the bloodstream through the intestinal epithelium. Two main SCFA signaling mechanisms have been identified. These; the inhibition of histone deacetylases (HDAZs) and the activation of G-protein-coupled receptors (GPRs). Because HDAZs regulate gene expression, inhibition of HDAZs has a wide variety of down-regulated consequences. Our understanding of SCFA-mediated inhibition of HDAZs is still in its infancy. GPRs, particularly GPR43, GPR41, and GPR109A, have been identified as receptors for SCFAs. Studies have shown that these GPRs play an important role in the regulation of diseases and metabolism. They induce reactive oxygen species (ROS), alter cell proliferation and function, have anti-inflammatory, antitumorigenic, antimicrobial effects, and alter intestinal integrity. Recent research has found that SCFAs not only affect the signal transduction pathway in the gut but also reach tissues and organs outside the gut via their circulation in the blood. In this study; Given the broad effects of SCFAs and their levels being regulated by diet, we review the current understanding of their effects on host physiology with the aim of developing new therapeutic strategies for inflammatory diseases worldwide.

Anahtar Kelimeler

G-protein-coupled receptor, histone deacetylases, microbiota, short-chain fatty acids.

Destekleyen Kurum

yok

Kaynakça

1) Louis P, Flint HJ. Diversity, metabolism and microbial ecology of butyrate-producing bacteria from the human large intestine. FEMS Microbiol Lett. 2009;294(1):1-8.
2) Fernandes J, Su W, Rahat-Rozenbloom S, Wolever TM, Comelli EM. Adiposity, gut microbiota and faecal short chain fatty acids are linked in adult humans. Nutr Diabetes. 2014;4(6):e121.
3) Windey K, De Preter V, Verbeke K. Relevance of protein fermentation to gut health. Mol Nutr Food Res. 2012;56(1):184-96.
4) Vijay N, Morris ME. Role of monocarboxylate transporters in drug delivery to the brain. Curr Pharm Des. 2014;20(10):1487-98.
5) Schönfeld P, Wojtczak L. Short- and medium-chain fatty acids in energy metabolism: the cellular perspective. J Lipid Res. 2016;57(6):943-54.
6) Kekuda R, Manoharan P, Baseler W, Sundaram U. Monocarboxylate 4 mediated butyrate transport in a rat intestinal epithelial cell line. Dig Dis Sci. 2013;58(3):660-7.
7) Silva YP, Bernardi A, Frozza RL. The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Front Endocrinol. 2020;11:25.
8) Braniste V, Al-Asmakh M, Kowal C, Anuar F, Abbaspour A, Tóth M, et al. The gut microbiota influences blood-brain barrier permeability in mice. Sci Transl Med. 2014:6(263):263ra158.
9) O'Mahony SM, Clarke G, Borre YE, Dinan TG, Cryan JF. Serotonin, tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis. Behav Brain Res. 2015;277:32-48.
10) Dinan TG, Cryan JF. Microbes, Immunity, and Behavior: Psychoneuroimmunology Meets the Microbiome. Neuropsychopharmacology. 2017;42(1):178-92.

11) Alvarez-Curto E, Milligan G. Metabolism meets immunity: The role of free fatty acid receptors in the immune system. Biochem Pharmacol. 2016;114:3-13.
12) Byndloss MX, Olsan EE, Rivera-Chávez F, Tiffany CR, Cevallos SA, Lokken KL, et al. Microbiota-activated PPAR-γ signaling inhibits dysbiotic Enterobacteriaceae expansion. Science. 2017;357(6351):570-5.
13) Mirzaei R, Bouzari B, Hosseini-Fard SR, Mazaheri M, Ahmadyousefi Y, Abdi M, Jalalifar S, et al. Role of microbiota-derived short-chain fatty acids in nervous system disorders. Biomed Pharmacother. 2021;139:111661.
14) Ratajczak W, Rył A, Mizerski A, Walczakiewicz K, Sipak O, Laszczyńska M. Immunomodulatory potential of gut microbiome-derived short-chain fatty acids (SCFAs). Acta Biochim Pol. 2019;66(1):1-12.
15) Morris G, Berk M, Carvalho A, Caso JR, Sanz Y, Walder K, Maes M. The Role of the Microbial Metabolites Including Tryptophan Catabolites and Short Chain Fatty Acids in the Pathophysiology of Immune-Inflammatory and Neuroimmune Disease. Mol Neurobiol. 2017;54(6):4432-4451.
16) Hippe B, Zwielehner J, Liszt K, Lassl C, Unger F, Haslberger AG. Quantification of butyryl CoA:acetate CoA-transferase genes reveals different butyrate production capacity in individuals according to diet and age. FEMS Microbiol Lett. 2011;316(2):130-5.
17) De Filippo C, Cavalieri D, Di Paola M, Ramazzotti M, Poullet JB, Massart S, Collini S, Pieraccini G, Lionetti P. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;7(33):14691-6.
18) Machiels K, Joossens M, Sabino J, De Preter V, Arijs I, Eeckhaut V, et al. A decrease of the butyrate-producing species Roseburia hominis and Faecalibacterium prausnitzii defines dysbiosis in patients with ulcerative colitis. Gut. 2014;63(8):1275-83.
19) Smith PM, Howitt MR, Panikov N, Michaud M, Gallini CA, Bohlooly-Y M, Glickman JN, Garrett WS. The microbial metabolites, short-chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis. Science. 2013;341(6145):569-73.
20) Lin MY, De Zoete MR, Van Putten JP, Strijbis K. Redirection of Epithelial Immune Responses by Short-Chain Fatty Acids through Inhibition of Histone Deacetylases. Front Immunol. 2015;6:554.
21) Yang W, Yu T, Huang X, Bilotta AJ, Xu L, Lu Y, Sun J, Pan F, Zhou J, Zhang W, Yao S, Maynard CL, Singh N, Dann SM, Liu Z, Cong Y. Intestinal microbiota-derived short-chain fatty acids regulation of immune cell IL- 22 production and gut immunity. Nat Commun. 2020;11(1):4457.
22) Wang G, Yu Y, Wang YZ, Wang JJ, Guan R, Sun Y, Shi F, Gao J, Fu XL. Role of SCFAs in gut microbiome and glycolysis for colorectal cancer therapy. J Cell Physiol. 2019;234(10):17023-49.
23) Tang Y, Chen Y, Jiang H, Robbins GT, Nie D. G-protein-coupled receptor for short-chain fatty acids suppresses colon cancer. Int J Cancer. 2011;28(4):847-56.
24) Singh N, Gurav A, Sivaprakasam S, Brady E, Padia R, Shi H, et al. Activation of Gpr109a, receptor for niacin and the commensal metabolite butyrate, suppresses colonic inflammation and carcinogenesis. Immunity. 2014;40(1):128-39.
25) Botticelli A, Vernocchi P, Marini F, Quagliariello A, Cerbelli B, Reddel S, Del Chierico F, et al. Gut metabolomics profiling of non-small cell lung cancer (NSCLC) patients under immunotherapy treatment. J Transl Med. 2020;18(1):49.
26) Coutzac C, Jouniaux JM, Paci A, Schmidt J, Mallardo D, Seck A, et al. Systemic short chain fatty acids limit antitumor effect of CTLA-4 blockade in hosts with cancer. Nat Commun. 2020;11(1):2168.
27) Waalen J. The genetics of human obesity. Transl Res. 2014;164(4):293-301.
28) Frost G, Sleeth ML, Sahuri-Arisoylu M, Lizarbe B, Cerdan S, Brody L, et al. The short-chain fatty acid acetate reduces appetite via a central homeostatic mechanism. Nat Commun. 2014;5:3611.
29) Lin HV, Frassetto A, Kowalik EJ Jr, Nawrocki AR, Lu MM, Kosinski JR, et al. Butyrate and propionate protect against diet-induced obesity and regulate gut hormones via free fatty acid receptor 3-independent mechanisms. PLoS One. 2012;7(4):e35240.
30) Royall D, Wolever TM, Jeejeebhoy KN. Clinical significance of colonic fermentation. Am J Gastroenterol. 1990;85(10):1307-12.
31) Veprik A, Laufer D, Weiss S, Rubins N, Walker MD. GPR41 modulates insulin secretion and gene expression in pancreatic β-cells and modifies metabolic homeostasis in fed and fasting states. FASEB J. 2016;30(11):3860-9.
32) Zadeh-Tahmasebi M, Duca FA, Rasmussen BA, Bauer PV, Côté CD, Filippi BM, Lam TK. Activation of Short and Long Chain Fatty Acid Sensing Machinery in the Ileum Lowers Glucose Production in Vivo. J Biol Chem. 2016;291(16):8816-24.
33) Mariño E, Richards JL, McLeod KH, Stanley D, Yap YA, Knight J, et al. Gut microbial metabolites limit the frequency of autoimmune T cells and protect against type 1 diabetes. Nat Immunol. 2017;18(5):552-62.
34) Fraser SD, Blakeman T. Chronic kidney disease: identification and management in primary care. Pragmat Obs Res. 2016;7:21-32.
35) Gabbs M, Leng S, Devassy JG, Monirujjaman M, Aukema HM. Advances in Our Understanding of Oxylipins Derived from Dietary PUFAs. Adv Nutr. 2015;6(5):513-40.
36) Andrade-Oliveira V, Amano MT, Correa-Costa M, Castoldi A, Felizardo RJ, de Almeida DC, et al. Gut Bacteria Products Prevent AKI Induced by Ischemia-Reperfusion. J Am Soc Nephrol. 2015;26(8):1877-88.
37) Sun X, Zhang B, Hong X, Zhang X, Kong X. Histone deacetylase inhibitor, sodium butyrate, attenuates gentamicin-induced nephrotoxicity by increasing prohibitin protein expression in rats. Eur J Pharmacol. 2013;707(1-3):147-54.
38) Vaziri ND, Liu SM, Lau WL, Khazaeli M, Nazertehrani S, Farzaneh SH, et al. High amylose resistant starch diet ameliorates oxidative stress, inflammation, and progression of chronic kidney disease. PLoS One. 2014;9(12):e114881.
39) Khan S, Jena G. Sodium butyrate, a HDAC inhibitor ameliorates eNOS, iNOS and TGF-β1-induced fibrogenesis, apoptosis and DNA damage in the kidney of juvenile diabetic rats. Food Chem Toxicol. 2014;73:127-39.
40) Park J, Goergen CJ, HogenEsch H, Kim CH. Chronically Elevated Levels of Short-Chain Fatty Acids Induce T Cell-Mediated Ureteritis and Hydronephrosis. J Immunol. 2016;196(5):2388-400.
41) Rudemiller NP, Crowley SD. Interactions Between the Immune and the Renin-Angiotensin Systems in Hypertension. Hypertension. 2016;68(2):289-96.
42) Bartolomaeus H, Balogh A, Yakoub M, Homann S, Markó L, Höges S, et al. Short-Chain Fatty Acid Propionate Protects From Hypertensive Cardiovascular Damage. Circulation. 2019;139(11):1407-1421.
43) Natarajan N, Hori D, Flavahan S, Steppan J, Flavahan NA, Berkowitz DE, et al. Microbial short chain fatty acid metabolites lower blood pressure via endothelial G protein-coupled receptor 41. Physiol Genomics. 2016;48(11):826-834.
44) Kim S, Goel R, Kumar A, Qi Y, Lobaton G, Hosaka K, et al. Imbalance of gut microbiome and intestinal epithelial barrier dysfunction in patients with high blood pressure. Clin Sci (Lond). 2018;132(6):701-718.
45) Ganesh BP, Nelson JW, Eskew JR, Ganesan A, Ajami NJ, Petrosino JFet al. Prebiotics, Probiotics, and Acetate Supplementation Prevent Hypertension in a Model of Obstructive Sleep Apnea. Hypertension. 2018;72(5):1141-1150.
46) Wilck N, Matus MG, Kearney SM, Olesen SW, Forslund K, Bartolomaeus H, et al. Salt-responsive gut commensal modulates the TH17 axis and disease. Nature. 2017;551(7682):585-589.
47) Döğüş Y, Deami A, Döğüş S, Yönden Z. Beşikten Mezara Yaşam Boyu Devam Eden Mikrobiyota. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi, 2023;32(1):10-15.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Sağlık Hizmetleri ve Sistemleri (Diğer)

Bölüm

Derleme

Yazarlar

Yusuf Döğüş ^*
0000-0002-0918-0621
Türkiye

Amin Deami
0000-0003-1104-4626
Türkiye

Zafer Yönden
0000-0003-0708-5417
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

31 Aralık 2023

Gönderilme Tarihi

20 Temmuz 2023

Kabul Tarihi

13 Ekim 2023

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2023 Cilt: 32 Sayı: 4

DOI

https://doi.org/10.17827/aktd.1330297

IZ

https://izlik.org/JA87HY64KB

APA

Döğüş, Y., Deami, A., & Yönden, Z. (2023). Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi, 32(4), 246-253. https://doi.org/10.17827/aktd.1330297

AMA

1.Döğüş Y, Deami A, Yönden Z. Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri. aktd. 2023;32(4):246-253. doi:10.17827/aktd.1330297

Chicago

Döğüş, Yusuf, Amin Deami, ve Zafer Yönden. 2023. “Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri”. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi 32 (4): 246-53. https://doi.org/10.17827/aktd.1330297.

EndNote

Döğüş Y, Deami A, Yönden Z (01 Aralık 2023) Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi 32 4 246–253.

IEEE

[1]Y. Döğüş, A. Deami, ve Z. Yönden, “Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri”, aktd, c. 32, sy 4, ss. 246–253, Ara. 2023, doi: 10.17827/aktd.1330297.

ISNAD

Döğüş, Yusuf - Deami, Amin - Yönden, Zafer. “Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri”. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi 32/4 (01 Aralık 2023): 246-253. https://doi.org/10.17827/aktd.1330297.

JAMA

1.Döğüş Y, Deami A, Yönden Z. Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri. aktd. 2023;32:246–253.

MLA

Döğüş, Yusuf, vd. “Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri”. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi, c. 32, sy 4, Aralık 2023, ss. 246-53, doi:10.17827/aktd.1330297.

Vancouver

1.Yusuf Döğüş, Amin Deami, Zafer Yönden. Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri. aktd. 01 Aralık 2023;32(4):246-53. doi:10.17827/aktd.1330297

Cited By

Effect of Paclitaxel and Ferrostatin-1 administration on fecal short chain fatty acids

Revista Científica de la Facultad de Ciencias Veterinarias

https://doi.org/10.52973/rcfcv-e361785

Mikrobiyota Kaynaklı Kısa Zincirli Yağ Asitleri ve Hastalıklar Üzerine Etkileri

Öz

Anahtar Kelimeler

Short Chain Fatty Acids Due to Microbiota and Effect on Diseases

Öz

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster

Cited By

Effect of Paclitaxel and Ferrostatin-1 administration on fecal short chain fatty acids