Butyrát - Butyrate

Butyrát
Butyrate.svg
Jména
Název IUPAC
Butanoát
Identifikátory
3D model ( JSmol )
ChemSpider
Vlastnosti
C
4H
7Ó-
2
Molární hmotnost 87,098 g mol -1
Vzhled olejovitá, bezbarvá kapalina
Hustota 0,959 při 20 ° C / 4 ° C
Bod tání -7,9 ° C
Bod varu 163,5 ° C
Nebezpečí
Bod vzplanutí 72 ° C
Není-li uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v jejich standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Butyrát nebo butanoát je tradiční název pro konjugátové báze z kyseliny máselné (také známý jako kyselina butanová). Vzorec butyrátového iontu je C.
4H
7Ó-
2. Název se používá jako součást názvu esterů a karboxylátových solí kyseliny máselné.

V přírodě

Jako mastná kyselina s krátkým řetězcem je kyselina máselná plně ionizována téměř neutrálním pH. V přírodě je kation spojený s butyrátem neznámý nebo nedůležitý pro metabolizující enzymy.

Butyráty jsou důležité jako potrava pro buňky lemující tlusté střevo savců (kolonocyty). Bez butyrátů na energii buňky tlustého střeva podstoupí autofagii (vlastní trávení) a zemřou. Mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA), které zahrnují butyrát, jsou produkovány prospěšnými bakteriemi tlustého střeva ( probiotika ), které se živí nebo fermentují prebiotika , což jsou rostlinné produkty, které obsahují odpovídající množství vlákniny . Tyto SCFA prospívají kolonocytům (buňkám tlustého střeva) zvyšováním produkce energie a mohou chránit před rakovinou tlustého střeva inhibicí buněčné proliferace.

Butyrát je hlavním metabolitem v lumenu tlustého střeva vznikajícím při bakteriální fermentaci vlákniny a bylo prokázáno, že je kritickým mediátorem zánětlivé reakce tlustého střeva. Ve skutečnosti je butyrát zodpovědný za přibližně 70% energie z kolonocytů, což je kritický SCFA v homeostáze tlustého střeva . Butyrát má preventivní i terapeutický potenciál k potlačení zánětlivě zprostředkované ulcerózní kolitidy (UC) a kolorektálního karcinomu . Důvod, proč je butyrát zdrojem energie pro normální kolonocyty a indukuje apoptózu v buňkách rakoviny tlustého střeva, je způsoben Warburgovým účinkem v rakovinných buňkách, který vede k tomu, že butyrát není správně metabolizován. Tento jev vede k akumulaci butyrátu v jádru, který působí jako inhibitor histon-deacetylázy (HDAC). Jedním z mechanismů, které jsou základem butyrátové funkce při potlačení zánětu tlustého střeva, je inhibice signálních drah IFN-y / STAT1 alespoň částečně působením jako inhibitor HDAC . Ukázalo se, že butyrát inhibuje aktivitu HDAC1, který je vázán na promotor genu Fas v T buňkách , což vede k hyperacetylaci promotoru Fas a upregulaci receptoru Fas na povrchu T buněk. Navrhuje se tedy, že butyrát zvyšuje apoptózu T buněk v tlustém střevě a tím eliminuje zdroj zánětu (produkce IFN-y). Butyrát inhibuje angiogenezi deaktivací aktivity transkripčního faktoru Sp1 a snížením exprese genu pro vaskulární endoteliální růstový faktor .

Jako lidský metabolit a imunitní regulátor

Butyrát je pro hostování imunitní homeostázy nesmírně důležitý. Ačkoli role a důležitost butyrátu ve střevě není zcela objasněna, mnoho vědců tvrdí, že vyčerpání bakterií produkujících butyrát u pacientů s několika vaskulitickými stavy je pro patogenezi těchto poruch zásadní.

Vyčerpání butyrátu ve střevě je obvykle způsobeno nepřítomností nebo vyčerpáním bakterií produkujících butyrát (BPB). Toto vyčerpání v BPB vede k mikrobiální dysbióze. Tato dysbióza je charakterizována celkově nízkou biodiverzitou a vyčerpáním klíčových členů produkujících butyrát. Butyrát je základní mikrobiální metabolit, který má zásadní úlohu jako modulátor správné imunitní funkce v hostiteli. Ukázalo se, že děti bez BPB jsou náchylnější k alergickým onemocněním a cukrovce 1. typu. Butyrát - konjugovaná báze kyseliny máselné - hraje klíčovou roli pro udržení imunitní homeostázy jak lokální (ve střevech), tak systémové (prostřednictvím cirkulujícího butyrátu). Butyrát prokázal podporu diferenciace regulačních T buněk . Obzvláště cirkulující butyrát vyvolává generování extrathymatických regulačních T buněk. Nízké hladiny butyrátu u lidských subjektů by mohly upřednostňovat sníženou regulaci zprostředkovanou T buňkami, což by podporovalo silnou imunopatologickou odpověď T buněk. Na druhé straně se uvádí, že butyrát ve střevě inhibuje místní prozánětlivé cytokiny. Nepřítomnost nebo vyčerpání těchto BPB ve střevě by proto mohla být možným pomocníkem při příliš aktivní zánětlivé odpovědi. Butyrát ve střevě také chrání integritu intestinální epiteliální bariéry. Snížené hladiny butyrátu proto vedou k poškození nebo nefunkčnosti intestinální epiteliální bariéry.

Ve výzkumné studii z roku 2013, kterou provedli Furusawa a kol., Bylo zjištěno, že butyrát odvozený od mikrobů je nezbytný pro indukci diferenciace regulačních T buněk tlustého střeva u myší. To je velmi důležité a pravděpodobně relevantní pro patogenezi a vaskulitidu spojenou s mnoha zánětlivými chorobami, protože regulační T buňky hrají ústřední roli při potlačení zánětlivých a alergických reakcí. V několika výzkumných studiích bylo prokázáno, že butyrát indukuje diferenciaci regulačních T buněk in vitro a in vivo.

Protizánětlivá kapacita butyrátu byla rozsáhle analyzována a podporována mnoha studiemi. Bylo zjištěno, že butyrát produkovaný mikroorganismy urychluje produkci regulačních T buněk. Po poskytnutí butyrátu bylo pozorováno zvýšení počtu regulačních T buněk. V poslední době se ukázalo, že butyrát hraje zásadní a přímou roli v modulaci genové exprese cytotoxických T-buněk. Ačkoli konkrétní mechanismus, kterým butyrát pomáhá při diferenciaci T-buněk, není jasný, bylo zjištěno, že butyrát podporuje generování regulačních T buněk. Butyrát má také protizánětlivý účinek na neutrofily a snižuje jejich migraci na rány. Tento účinek je zprostředkován prostřednictvím receptoru HCA 1

Potenciální léčba obnovy butyrátu

Vzhledem k významu butyrátu jako regulátoru zánětu a přispěvatele imunitního systému by vyčerpání butyrátu mohlo být klíčovým faktorem ovlivňujícím patogenezi mnoha vaskulitických stavů. Z tohoto důvodu je nezbytné sklízet zdravé hladiny butyrátu ve střevě. Opatření na bázi butyrátu nebo transplantace fekální mikroflóry (k obnovení BPB a symbiózy ve střevě) mohou být účinné při doplňování hladin butyrátu. Transplantace fekální mikrobioty, známá také jako fekální bakterioterapie, je proces obnovy bakterií běžně se vyskytujících v zažívacím traktu pomocí infuze výkalů od dárce. Zatímco popis toho může některé znechucovat, fekální bakterioterapie může rychle a efektivně obnovit symbiózu v nevyvážených mikrobiomech. Při této možnosti léčby by zdravý jedinec daroval stolici k transplantaci jedinci s dysbiózou. Další méně invazivní možností léčby, která může být účinná při snižování zánětu u jedinců s vaskulitickými stavy, je podávání butyrátu. To by mohlo být stejně snadné jako nákup doplňků orálního butyrátu online. Dalším způsobem, jak podávat butyrát do střeva - který může být účinnější, ale také invazivnější - je podávání butyrátových klystýrů. Butyrát - jak perorální doplňky, tak klystýr - se ukázal jako velmi účinný při potlačení příznaků zánětu s minimálními nebo žádnými vedlejšími účinky. Ve studii, kde byli pacienti s ulcerózní kolitidou léčeni butyrátovými klystýry, se významně snížil zánět a krvácení úplně ustoupilo po zavedení butyrátu. Máslo je přirozeným zdrojem butyrátu.

Syntetické butyráty

Je známa celá řada butyrátesterů. Mezi příklady patří:

Soli butyrátů jsou také dobře známé. Jedním příkladem je butyrát sodný , bezbarvá ve vodě rozpustná sůl. Jedná se o inhibitor histon-deacetylázy (HDAC) používaný v psychiatrii.

Viz také

Reference