부티레이트는 Caco의 대사 조절과 관계없이 세포 내 마그네슘 흡수를 감소시킵니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18551(2022) 이 기사 인용

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장내 세균에 의한 식이섬유의 소화는 장내 미네랄 흡수(예: 칼슘(Ca2+) 및 마그네슘(Mg2+))을 자극하는 것으로 나타났습니다. 국소 pH와 단쇄지방산(SCFA) 농도가 2가 양이온 흡수를 결정한다고 제안되었지만 정확한 분자 메커니즘은 아직 알려져 있지 않습니다. 따라서 이 연구는 SCFA가 장내 Mg2+ 흡수에 미치는 영향을 확인하는 것을 목표로 했습니다. 우리는 결장의 부티레이트 농도가 야생형 마우스의 혈청 Mg2+ 수준과 음의 상관관계가 있음을 보여줍니다. 더욱이, Na-부티레이트는 Caco-2 세포에서 Mg2+ 흡수를 유의하게 억제한 반면, Ca2+ 흡수에는 영향을 미치지 않았습니다. Na-부티레이트가 총 ATP 생산 속도를 크게 낮추고 AMP 활성화 단백질 키나제(AMPK)의 인산화를 증가시켰지만, 부티레이트에 의한 Mg2+ 흡수 억제가 이러한 결과보다 먼저 나타났습니다. 중요한 것은 전기생리학적 검사를 통해 세포내 부티레이트가 이종 Mg2+ 채널 복합체인 일시적 수용체 전위 멜라스타틴(TRPM)6/7의 활성을 직접적으로 감소시킨다는 사실이 입증되었습니다. 세포 내 부티레이트 흡수를 차단하면 Mg2+ 흡수에 대한 억제 효과가 방지되어 부티레이트가 세포 내에서 작용한다는 것이 입증되었습니다. 우리 연구에서는 부티레이트가 대사 조절과 독립적으로 작용하는 장내 Mg2+ 흡수의 새로운 조절자임을 확인했습니다. 이 발견은 미네랄 흡수 조절에서 미생물 발효의 역할을 더욱 강조합니다.

장에서 마그네슘(Mg2+)의 흡수는 다양한 흡수 경로를 통해 촉진됩니다1. 수동적, 세포주위 ​​수송은 소장에서 발생하는 반면, 결장에서의 능동 수송은 일시적 수용체 전위 멜라스타틴(TRPM) 양이온 채널 계열인 정점 측의 TRPM6 및 TRPM7 채널과 사이클린 M4(CNNM4)에 의해 촉진됩니다. 장세포의 기저측면에4. 지금까지 장내 Mg2+ 흡수를 조절하는 요인에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.

경구 Mg2+ 보충은 제2형 당뇨병(T2DM), 고혈압, 심혈관 질환 및 양성자 펌프 억제제(PPI) 유발 저마그네슘혈증과 같이 Mg2+ 결핍 유병률이 증가하는 질병에서 혈액 Mg2+ 수준을 회복하는 데 종종 불충분합니다5,6,7. 따라서 장내 Mg2+ 흡수를 자극하는 대체 치료 옵션이 시급히 필요합니다. 장내 세균에 의한 식이섬유의 발효가 장내 Mg2+ 흡수를 향상시키는 것으로 나타났기 때문에 식이섬유를 사용하여 장내 미생물군을 표적으로 삼는 것은 유망한 전략입니다8,9. 그러나 근본적인 분자 메커니즘은 아직 알려져 있지 않습니다.

한 가지 가능한 메커니즘은 복합 식이 탄수화물의 박테리아 발효에서 파생된 단쇄 지방산(SCFA, 아세테이트, 프로피오네이트 및 부티레이트)이 Mg2+ 흡수 증가에 관여한다는 것입니다10. SCFA가 장내 미생물총과 숙주 사이의 주요 신호 분자 역할을 한다는 증거가 늘어나고 있습니다10,11,12. 실제로 SCFA는 점막 장벽 무결성을 강화하고 면역 세포 반응을 조절하며 다양한 조직에서 콜레스테롤, 지질 및 포도당 대사에 영향을 미칩니다. 장 생리학의 맥락에서 부티레이트는 결장 세포의 주요 에너지원으로서의 역할과 염증 및 대장암에 대한 보호 효과에 대해 가장 집중적으로 연구되었습니다13,14,15.

프리바이오틱 섬유(예: 올리고과당, 이눌린)는 SCFA 생산을 증가시키고 결장의 관내 pH를 낮춥니다. 이러한 요소는 다양한 실험 모델에서 Mg2+의 용해도와 흡수에 유익한 것으로 나타났습니다8,16,17. 따라서, Mg2+ 흡수에 대한 장내 미생물총 자극 효과는 장 내강의 산성화 또는 능동 수송 메커니즘에 영향을 주어 SCFA에 의존하는 것으로 가정됩니다. 이러한 개념은 현재 과학 문헌에서 널리 채택되었지만 장내 Mg2+ 흡수에 대한 SCFA의 직접적인 효과는 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다.