Бутират снижает клеточное усвоение магния независимо от метаболической регуляции в Caco.

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 18551 (2022 г.) Цитировать эту статью

1649 Доступов

1 Цитаты

7 Альтметрика

Подробности о метриках

Было показано, что переваривание пищевых волокон кишечными бактериями стимулирует всасывание минералов в кишечнике (например, кальция (Ca2+) и магния (Mg2+)). Хотя было высказано предположение, что локальный pH и концентрации короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) определяют абсорбцию двухвалентных катионов, точные молекулярные механизмы до сих пор неизвестны. Таким образом, это исследование было направлено на определение влияния SCFAs на всасывание Mg2+ в кишечнике. Мы показываем, что концентрация бутирата в толстой кишке отрицательно коррелирует с уровнями Mg2+ в сыворотке мышей дикого типа. Более того, бутират Na значительно ингибировал поглощение Mg2+ в клетках Caco-2, в то время как поглощение Ca2+ не затрагивалось. Хотя бутират натрия значительно снижал общую скорость производства АТФ и приводил к усилению фосфорилирования АМФ-активируемой протеинкиназы (AMPK), ингибирование поглощения Mg2+ бутиратом предшествовало этим последствиям. Важно отметить, что электрофизиологические исследования показали, что внутриклеточный бутират напрямую снижает активность гетеромерного комплекса каналов Mg2+, временного рецепторного потенциала меластатина (TRPM)6/7. Блокирование клеточного поглощения бутирата предотвращает его ингибирующее действие на поглощение Mg2+, демонстрируя, что бутират действует внутриклеточно. Наша работа определила бутират как новый регулятор поглощения Mg2+ в кишечнике, который работает независимо от метаболической регуляции. Это открытие еще раз подчеркивает роль микробной ферментации в регуляции всасывания минералов.

Всасыванию магния (Mg2+) в кишечнике способствуют различные пути всасывания1. Пассивный парацеллюлярный транспорт происходит в тонкой кишке, тогда как активный транспорт в толстой кишке обеспечивается каналами семейства катионных каналов временного рецепторного потенциала меластатина (TRPM), TRPM6 и TRPM7, на апикальной стороне2,3, и циклином M4 (CNNM4). на базолатеральной стороне энтероцитов4. Пока мало что известно о факторах, регулирующих всасывание Mg2+ в кишечнике.

Пероральные добавки Mg2+ часто недостаточны для восстановления уровня Mg2+ в крови при заболеваниях с повышенной распространенностью дефицита Mg2+, таких как сахарный диабет 2 типа (СД2), гипертония, сердечно-сосудистые заболевания и гипомагниемия, вызванная ингибитором протонной помпы (ИПП)5,6,7. Следовательно, существует острая необходимость в альтернативных вариантах лечения, которые стимулируют кишечную абсорбцию Mg2+. Воздействие на микробиоту кишечника с помощью пищевых волокон является многообещающей стратегией, поскольку было показано, что ферментация пищевых волокон кишечными бактериями улучшает кишечную абсорбцию Mg2+8,9. Однако основные молекулярные механизмы до сих пор неизвестны.

Один из возможных механизмов заключается в том, что короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК; ацетат, пропионат и бутират), полученные в результате бактериальной ферментации сложных пищевых углеводов, участвуют в повышенном поглощении Mg2+10. Появляется все больше доказательств того, что SCFAs действуют как ключевые сигнальные молекулы между микробиотой кишечника и хозяином10,11,12. Действительно, SCFAs укрепляют целостность барьера слизистой оболочки, модулируют реакцию иммунных клеток и влияют на метаболизм холестерина, липидов и глюкозы в различных тканях12. В контексте физиологии кишечника бутират наиболее интенсивно изучался из-за его роли в качестве основного источника энергии для колоноцитов и его защитного действия против воспаления и колоректального рака13,14,15.

Пребиотические волокна (например, олигофруктоза, инулин) увеличивают выработку SCFAs и снижают внутрипросветный pH толстой кишки. Было показано, что эти факторы благотворно влияют на растворимость и абсорбцию Mg2+ в различных экспериментальных моделях8,16,17. Таким образом, предполагается, что стимулирующие микробиоту кишечника эффекты на абсорбцию Mg2+ зависят от SCFAs либо за счет подкисления просвета кишечника, либо за счет воздействия на активные механизмы транспорта. Хотя эти концепции получили широкое распространение в современной научной литературе, прямое влияние SCFAs на кишечную абсорбцию Mg2+ никогда не было выяснено.