2.1 供能作用

丁酸是腸道細(xì)胞重要的營養(yǎng)素，結(jié)腸細(xì)胞的首要能源物質(zhì)是丁酸。三丁酸甘油酯通過腸道胰脂肪酶的分解作用產(chǎn)生丁酸，為腸黏膜細(xì)胞提供能量，可為腸道提供的能量高達75%[7]。研究發(fā)現(xiàn)，腸黏膜細(xì)胞的主要能量來源不是葡萄糖，而是以丁酸為主的短鏈脂肪酸或者谷氨酰胺、谷氨酸為主的氨基酸。前腸優(yōu)先利用葡萄糖或者谷氨酰胺，而結(jié)腸首先利用丁酸，當(dāng)能量不足時造成黏膜損傷甚至壞死，嚴(yán)重影響動物的健康[8-10]。為動物補充丁酸，可以緩解腸道能量不足造成的損傷，三丁酸甘油酯是一種性價比較高的腸道丁酸補充劑。

三丁酸甘油酯對腸道能量的調(diào)控主要是通過分解產(chǎn)生的丁酸來完成的。丁酸可為正常腸上皮細(xì)胞提供約70%的能量，低濃度的丁酸能夠促進腸上皮細(xì)胞的增殖和生長，高濃度的丁酸可作為組蛋白乙酰酶抑制劑(histone deacetylase inhibitor，HDACi)抑制細(xì)胞增殖并促進凋亡[11]。丁酸還可在腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞核中積累，作為HDACi抑制腫瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)凋亡，這種丁酸濃度不同、細(xì)胞類型不同，其作用機制、效應(yīng)不同的現(xiàn)象稱為丁酸悖論[12]。

2.2 調(diào)控腸道屏障功能

腸道是動物對營養(yǎng)物質(zhì)消化、吸收和代謝的主要場所，也是機體抵御外界病原物質(zhì)的重要屏障，腸道完整性在腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起著重要的作用。Piva等[13]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加TB和乳酸醇能顯著增加仔豬的空腸絨毛高度和厚度，顯著降低盲腸的隱窩深度，改善仔豬的腸道形態(tài)，提高營養(yǎng)的消化吸收，緩解仔豬的斷奶應(yīng)激。Dong等[14]在宮內(nèi)發(fā)育遲緩(intrauterine growth restriction, IUGR)仔豬飼糧中添加TB可顯著提高IUGR仔豬的腸道絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度(V/C)值、黏膜厚度和絨毛表面積，小腸絨毛完整且發(fā)育良好，提高腸道消化酶活性。這說明TB可以提高IUGR仔豬的腸道發(fā)育，提高腸道消化酶活性，提高腸道機械屏障和化學(xué)屏障。Xiong等[15]運用脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)攻毒肉雞模型，結(jié)果表明添加TB能緩解LPS造成的腸道損傷，增加腸道二糖酶的活性，促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。Wang等[3]在氧化應(yīng)激仔豬模型中研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加TB可以緩解斷奶仔豬的氧化應(yīng)激，顯著降低血清二胺氧化酶(diamine oxidase, DAO)活性和D-乳酸的含量，顯著增加緊密連接蛋白——閉合蛋白-1(claudin-1)、封閉蛋白(occludin)、緊密連接蛋白-1(ZO-1)的基因表達，提高斷奶仔豬的腸道屏障功能。Gaudier等[16]研究表明，丁酸可以顯著促進小鼠結(jié)腸黏膜黏蛋白(mucin, Muc)1、Muc2、Muc3、Muc4的表達，刺激Muc的分泌。而Muc能夠阻止大分子物質(zhì)進入上皮細(xì)胞層[17]，增強機體的化學(xué)屏障能力。

綜上所述，三丁酸甘油酯可作為腸黏膜上皮細(xì)胞的能源物質(zhì)，促進胃腸道上皮細(xì)胞的增殖和成熟，改善動物腸道的形態(tài)結(jié)構(gòu)，增加食物與腸道的接觸面積，促進機體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。通過降低腸道通透性、促進腸道消化酶活性、促進Muc分泌及緊密連接蛋白的表達來加強動物的腸道屏障功能。

2.3 調(diào)節(jié)腸道菌群平衡

腸道不僅是人類及動物對營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的重要場所，也是機體最大的微生物庫。腸道內(nèi)棲息著龐大且復(fù)雜的各類細(xì)菌、真菌、酵母等微生物菌群，微生物的平衡及代謝產(chǎn)物對宿主的健康至關(guān)重要。宿主與微生物菌群共同維持著一個穩(wěn)定的共生環(huán)境，健康的動物腸道菌群處于動態(tài)平衡狀態(tài)，當(dāng)外界環(huán)境的刺激打破這個動態(tài)平衡時，將會引發(fā)宿主產(chǎn)生疾病[18-19]。三丁酸甘油酯進入腸道后，通過胰脂肪酶的作用產(chǎn)生丁酸，丁酸可以降低消化道的酸性，進入細(xì)菌內(nèi)分解產(chǎn)生氫離子(H+)和丁酸根離子，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)酸化，使大腸桿菌、沙門氏菌等不耐酸有害菌大量死亡，乳酸菌、雙歧桿菌等耐酸有益菌大量增殖，維持動物腸道微生物的平衡。當(dāng)腸道中的有益菌占優(yōu)勢時，可抑制有害菌在腸道內(nèi)的定植，減少機體的消化道疾病[20]。研究表明，飼糧中添加三丁酸甘油酯可以顯著增加仔豬腸道乳酸菌的數(shù)量，降低大腸桿菌、沙門氏菌的數(shù)量，緩解仔豬因斷奶應(yīng)激造成的腹瀉[21-22]。Namkung等[23]體外研究發(fā)現(xiàn)，丁酸甘油酯對沙門氏菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌具有很好的抑制作用。Zhang等[1]對研究發(fā)現(xiàn)，在仔豬飼糧中添加牛至油和TB可顯著增加糞便中乳酸菌的數(shù)量，相比對照組和抗生素組，添加水楊酸甲酯和三丁酸甘油酯可顯著降低糞便中大腸桿菌的數(shù)量，其可作為一種潛在的抗生素替代品。

目前對于三丁酸甘油酯調(diào)節(jié)腸道微生物的機制尚不明確，筆者認(rèn)為TB對腸道菌群的調(diào)節(jié)機制主要是通過胰脂肪酶在腸道中釋放丁酸，且與丁酸釋放H+有關(guān)：一方面通過降低腸道pH，酸性的腸道環(huán)境導(dǎo)致大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌而死亡，乳酸菌等大量增殖，調(diào)節(jié)腸道菌群；另一方面，H+可通過擴散作用進入細(xì)胞內(nèi)，降低細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的pH，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，抑制細(xì)胞內(nèi)某些大分子的代謝。此外，有機酸釋放的陰離子可通過在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的積累，改變細(xì)胞內(nèi)的滲透壓，使細(xì)菌胞內(nèi)糖酵解、核酸合成等反應(yīng)受阻，導(dǎo)致細(xì)菌中毒，具有獨特的殺菌功能[24-25]。

2.4 調(diào)節(jié)免疫功能

三丁酸甘油酯對動物體的免疫系統(tǒng)具有一定的調(diào)節(jié)作用，參與機體免疫系統(tǒng)的調(diào)控。TB在腸道中分解產(chǎn)生丁酸可通過抑制活化核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B, NF-κB)途徑來起到抗炎作用，降低腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-2、IL-6、IL-8和IL-12等促炎細(xì)胞因子的基因表達[26]。Leonel等[27]對結(jié)腸炎小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，TB可以提高調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Treg)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)和IL-10的水平，并增加腸黏膜的嗜中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞的滲透，緩解結(jié)腸炎造成的腸道損傷，提高超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和過氧化氫酶(catalase，CAT)活性。這表明三丁酸甘油酯可通過調(diào)節(jié)抗炎因子和Treg的表達來控制炎癥和免疫應(yīng)答反應(yīng)，并提高抗氧化能力。Dong等[14]試驗發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加三丁酸甘油酯可以增加IUGR仔豬回腸分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A, sIgA)和免疫球蛋白G(immunoglobulin G, IgG)的含量，上調(diào)回腸IgG和G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein-coupled receptor，GPR)41的基因表達水平。由此可見，三丁酸甘油酯可通過激活GPR41的表達和提高黏膜免疫球蛋白的水平來增強IUGR仔豬的腸道發(fā)育和免疫功能。Wang等[3]通過對敵草快攻毒仔豬的研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加TB可以降低腸道中TNF-α、干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)、IL-6等促炎細(xì)胞因子的mRNA表達水平，降低線粒體中活性氧種類，增加線粒體膜電位、三磷酸腺苷(ATP)和線粒體自噬蛋白的表達。這表明TB可緩解仔豬的氧化應(yīng)激和腸道炎癥，可誘導(dǎo)線粒體自噬，改善線粒體功能。Li等[28]研究發(fā)現(xiàn)，三丁酸甘油酯可緩解LPS誘導(dǎo)肉雞造成的腸道損傷，降低腸道中IL-1β、IL-6和前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)的含量，降低腸道中丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量，調(diào)節(jié)小腸的炎癥反應(yīng)，緩解氧化應(yīng)激反應(yīng)。何進田[29]研究發(fā)現(xiàn)，三丁酸甘油酯降低肝臟TNF-α和IL-4的含量，降低肝臟MDA含量，提高肝臟抗氧化酶活力和線粒體功能，緩解IUGR的仔豬肝臟損傷，提高IUGR仔豬的抗氧化能力。

綜上所述，三丁酸甘油酯可通過不同的途徑來改善動物機體的免疫功能，通過增強機體免疫物質(zhì)的活性和Treg增殖、提高抗炎細(xì)胞因子表達、降低促炎細(xì)胞因子表達和提高抗氧化能力來增強動物機體的免疫力。

2.5 調(diào)節(jié)機體代謝

大量研究表明，短鏈脂肪酸可通過刺激多種組織的激素和神經(jīng)信號，對能量穩(wěn)態(tài)和脂質(zhì)代謝有重要作用，調(diào)節(jié)動物機體的代謝[30-31]。三丁酸甘油酯通過腸道胰脂肪酶的分解產(chǎn)生丁酸，參與機體的代謝健康調(diào)控。

Lu等[32]研究表明，短鏈脂肪酸(含丁酸)導(dǎo)致小鼠GPR43和GPR41發(fā)生改變，增加機體對能量的消耗，提高葡萄糖耐受能力，降低體增重和體脂含量，抵抗高脂飼糧誘導(dǎo)的小鼠肥胖。

短鏈脂肪酸可通過對GPR的調(diào)節(jié)來增加胃腸激素如瘦素(leptin, LEP)、酪酪肽(peptide tyrosine tyrosine, PYY)、胰高血糖素樣肽(glucagon-like peptide, GLP)的表達，增加肌肉和脂肪對葡萄糖的吸收，增加胰島素的分泌和減少胰高血糖素的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)糖類和脂類代謝[33]。

Jiao等[34]研究表明，短鏈脂肪酸可以降低斷奶仔豬血清中甘油三酯、膽固醇、高密度脂蛋白和胰島素含量，提高血清中LEP含量，降低脂肪酸合成相關(guān)的脂肪酸合成酶(fatty acid synthase, FAS)、乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase, ACC)的mRNA表達，增加脂肪分解相關(guān)的肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1α(carnitine palmitoyltransferase-1α, CPT-1α)的mRNA表達水平，從而降低不同組織的脂質(zhì)合成，降低機體的脂肪的沉積，通過調(diào)節(jié)內(nèi)分泌激素、脂類代謝來減少斷奶仔豬的脂肪沉積?？傊?，三丁酸甘油酯通過多種途徑發(fā)揮著重要的生理功能(圖 2)，對促進動物生長、改善腸道、保障機體健康具有重要的作用。