在人体肠道内，数万亿微生物组成的复杂生态系统每天都在进行着一场无声的 “代谢革命”，肠道菌群影响人体70%的免疫力，排除80%的毒素，消化吸收95%的营养物质，它们分解着我们无法直接消化的膳食纤维，最终产生一种关键的代谢产物 —— 短链脂肪酸（SCFAs）来实现。这些由 1-6 个碳原子构成的小分子化合物，虽不起眼，却像一把 “万能钥匙”，既能为肠道细胞供能，又能调控全身免疫与代谢，甚至影响大脑功能。随着近年来微生物组研究的爆发，短链脂肪酸已成为连接肠道健康与全身疾病的核心纽带，揭开它的神秘面纱，或许能为多种慢性疾病的防治提供新方向。
一、什么是短链脂肪酸？肠道菌群的 “代谢信使”
对于普通人而言，短链脂肪酸仿佛带了一层神秘的面纱，听起来耳熟，但是仍然是一头雾水，不识其真面目。
短链脂肪酸是一类碳链长度在 1-6 个碳原子的小分子脂肪酸，因分子结构简单且具有挥发性，也被称为 “挥发性脂肪酸”。它们并非人体自身合成，而是肠道内数万亿微生物分解膳食纤维后的专属代谢产物，是菌群与宿主进行 “双向沟通” 的核心媒介。
短链脂肪酸中，乙酸、丙酸、丁酸是最主要的三种（占总量的 95% 以上），三者比例约为 6:2:2。另外还有少量异丁酸、异戊酸等支链产物，但过量可能与肠道炎症相关。 以往多项研究表明，短链脂肪酸能够参与机体代谢、调节生物功能和维持宿主健康稳态等功能。
二、短链脂肪酸从哪里来到哪里去？
短链脂肪酸的直接膳食来源包括牛奶、黄油和奶酪等乳制品，达到每100g含0.1--10g。短链脂肪酸是在乳制品发酵过程中产生的，它对乳制品的风味、香气和营养成分有重要影响。这一点也充分证明了，发酵产物不仅有利于肠道健康，而且还能够作为肠道细胞的能量来源。
但大多数SCFAs是通过肠道微生物发酵食物中水果、蔬菜（尤其是根茎类蔬菜）和豆类中的膳食纤维来间接获得。别是那些含有抗性淀粉和不可消化碳水化合物的食物，可以显著促进肠道微生物群产生乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸。短链脂肪酸是肠道微生物群对膳食纤维进行发酵后产生的一类有机化合物，不同膳食纤维的复杂性会影响肠道微生物群功能群，进而影响短链脂肪酸的生成，全过程依赖 “底物 - 菌群 - 环境” 的精准配合。短链脂肪酸在人体旅程的主要3个阶段：
1. 底物分解
人体本身缺乏分解膳食纤维（如纤维素、果胶、抗性淀粉）的酶，而肠道中的拟杆菌门（Bacteroidota）和厚壁菌门（Bacillota）等细菌却能分泌糖苷水解酶，将这些复杂碳水化合物拆解成葡萄糖、果糖等单糖。比如拟杆菌属的细菌擅长分解果胶，而瘤胃球菌属则能高效降解纤维素，为后续发酵提供 “原材料”。值得注意的是，底物的多样性直接影响短链脂肪酸的产量 —— 摄入多样化的植物性食物（如全谷物、豆类、蔬菜），能为微生物提供更丰富的 “食物”，进而提升短链脂肪酸的整体水平。
2. 微生物发酵
这是短链脂肪酸生成的核心环节。不同菌群通过独特的代谢途径，将单糖转化为不同类型的短链脂肪酸。其中乙酸（占比约 60%）的生成最为广泛，放线菌门、拟杆菌门等多个门类的细菌都能通过乙酰辅酶 A 途径产生；丙酸（占比约 20%）主要由拟杆菌门的细菌通过琥珀酸途径合成，或由厚壁菌门的某些细菌通过丙二醇途径生成；丁酸（占比约 20%）则是厚壁菌门的 “专属产物”，会通过乙酰辅酶 A 缩合途径，将两分子乙酰辅酶 A 转化为丁酸。
此外，当肠道中蛋白质过量时，某些细菌还会分解缬氨酸、亮氨酸等氨基酸，生成异丁酸、异戊酸等支链短链脂肪酸，但这类产物过量可能与肠道炎症相关。
3. 吸收与代谢阶段
生成的短链脂肪酸中，95% 以上会通过肠上皮细胞吸收进入人体。乙酸和丙酸主要通过门静脉进入肝脏，乙酸可参与脂肪合成或被肌肉利用供能，丙酸则能抑制糖异生，帮助调节血糖；而丁酸则大部分被结肠上皮细胞直接利用，为肠道细胞提供约 70% 的能量，是维持肠道屏障完整性的 “能量基石”。未被吸收的少量短链脂肪酸则随粪便排出，其含量变化也成为反映肠道健康的重要指标。
肠道环境对短链脂肪酸的生成也有显著影响。pH （酸碱度）和肽供应会显著改变人体结肠微生物群落的细菌种群和短链脂肪酸比例，例如 酸性环境可能更利于某些产短链脂肪酸菌的生长；肠道内乳酸水平及乳酸利用菌也会影响微生物群稳定性，进而影响短链脂肪酸生成。 不同微生物间也存在交叉喂养等相互作用，进而影响丁酸盐等短链脂肪酸的产生；产氢过程也会影响产丁酸盐菌的代谢和竞争适应性。这也是为什么长期滥用抗生素、饮食过于精细等因素会导致短链脂肪酸水平下降 —— 它们会破坏肠道微生物多样性，打乱发酵所需的 “适宜环境”。
三、多维度守护：短链脂肪酸调控人体生理功能
短链脂肪酸进入人体后，并非简单的 “能量分子”，而是通过多种机制调控人体生理功能，从肠道局部到全身器官，构建起一道 “健康防线”。
1. 肠道局部
短链脂肪酸是维持肠道屏障功能的 “守护神”。丁酸能直接促进结肠上皮细胞表达紧密连接蛋白，减少肠道通透性，防止有害物质（如内毒素）进入血液；同时，它还能刺激肠上皮细胞分泌黏蛋白 MUC2，增厚肠道黏液层，为肠道筑起一道 “物理屏障”。临床研究发现，肠易激综合征（IBS）患者的粪便丁酸水平显著低于健康人，而补充丁酸后，患者的肠道通透性指标（如血清内毒素水平）会明显改善，腹痛、腹泻等症状也会减轻。
2. 免疫调节
短链脂肪酸是肠道免疫系统的 “调节器”，能通过两种核心机制平衡免疫反应，减少炎症的产生。
一是激活 G 蛋白偶联受体（GPCRs）—— 乙酸和丙酸可结合免疫细胞表面的 FFAR2 受体，丁酸则能激活 GPR109A 受体，进而抑制促炎因子（如 TNF-α、IL-6）的释放；
二是表观遗传调控 —— 特别是短链脂肪酸中的丁酸，丁酸是强效的组蛋白去乙酰化酶抑制剂，能通过增加组蛋白乙酰化水平，促进调节性 T 细胞（Treg）的分化，2025年诺奖科学揭示了Treg细胞这个维持免疫平衡的精密“硬件”，而膳食纤维则为这个“硬件”的正常运行提供了关键的“软件”和“能量”。能帮助Treg细胞的“总司令”基因（Foxp3）保持开启状态，确保Treg细胞分化成熟、功能稳定。 还能优化Treg细胞的能量代谢，为它们高效工作提供充足“燃料”。 丁酸能“说服”其他免疫细胞变得更温和，从而创造一个有利于Treg细胞产生的和平环境。通过膳食纤维-短链脂肪酸-Treg细胞的作用通路，肠道菌群或直接与免疫细胞互动，膳食纤维扮演着训练免疫耐受的“天然教练”角色。
在炎症性肠病（IBD）患者中，补充丁酸盐灌肠剂能显著降低结肠黏膜的炎症程度，正是这两种机制共同作用的结果。
3. 代谢平衡
在血糖调节方面，丙酸能通过抑制肝脏的糖异生作用，减少葡萄糖生成，同时还能刺激肠道 L 细胞分泌胰高血糖素样肽 1（GLP-1），促进胰岛素分泌；
在血脂调节方面，乙酸可抑制脂肪细胞的脂肪合成，减少甘油三酯堆积；
在体重管理方面，短链脂肪酸能通过激活肠道神经，向大脑传递 “饱腹感” 信号，帮助减少食物摄入。一项针对肥胖人群的研究显示，每天补充 15 克菊粉（一种能促进短链脂肪酸生成的益生元），12 周后受试者的腰围和空腹血糖均显著下降，这正是短链脂肪酸改善代谢的直接证明。
4. 神经系统
短链脂肪酸还能通过 “肠 - 脑轴” 影响神经系统功能。它们可通过血液循环进入大脑，抑制小胶质细胞的活化，减少神经炎症，进而保护神经细胞。研究发现，阿尔茨海默病患者的粪便短链脂肪酸水平明显降低，而在动物实验中，补充丁酸盐能减少小鼠脑内 β- 淀粉样蛋白的沉积，改善认知功能。这提示短链脂肪酸或许能成为防治神经退行性疾病的 “潜在靶点”。
四、短链脂肪酸失衡与疾病
当短链脂肪酸的生成或代谢出现失衡时，人体健康也会亮起 “红灯”。近年来的研究发现，短链脂肪酸水平异常与多种慢性疾病密切相关，其变化往往成为疾病的 “预警信号”。
1. 肠道疾病
短链脂肪酸的失衡与肠道疾病表现最为明显。
炎症性肠病（IBD，包括溃疡性结肠炎和克罗恩病）：患者的肠道内，产丁酸菌数量显著减少，导致粪便丁酸水平下降 50% 以上。这种减少不仅会削弱肠道屏障功能，还会降低肠道对炎症的抵抗能力，形成 “炎症 - 短链脂肪酸减少 - 更严重炎症” 的恶性循环。
肠易激综合征（IBS）：患者的短链脂肪酸失衡则呈现 “亚型特异性”—— 腹泻型 IBS 患者的乙酸水平较低，而便秘型 IBS 患者的丙酸水平可能升高，这种差异也为 IBS 的精准治疗提供了方向。短链脂肪酸可能通过调节肠道动力和屏障功能参与 肠易激综合征发病。
结直肠癌（CRC）： 患者肠道菌群和 短链脂肪酸水平改变，研究发现，高膳食纤维饮食（可促进 SCFAs 生成）可降低结直肠癌发生风险（欧洲癌症与营养前瞻性调查显示膳食纤维有保护作用）；丁酸盐可通过抑制细胞增殖、诱导凋亡等机制发挥抗癌作用。
2. 代谢综合征
肥胖人群的肠道内，产短链脂肪酸的菌群多样性降低，导致短链脂肪酸整体水平下降，而这又会进一步加剧胰岛素抵抗 —— 短链脂肪酸减少会使肠道通透性增加，内毒素进入血液引发慢性炎症，进而干扰胰岛素信号通路。
2 型糖尿病 患者的粪便丙酸水平通常低于健康人，而补充丙酸能显著改善患者的血糖控制。
高血压 /心血管疾病：肠道微生物群可促进血管紧张素 II 诱导的高血压和血管功能障碍；丙酸盐可改善心肌梗死大鼠模型的心室电重构，丁酸盐可改善心肌梗死后大鼠的心功能和交感神经重构；但一项随机双盲安慰剂对照试验显示，口服丁酸钠会升高高血压患者的日间收缩压，SCFAs 对血压的影响可能存在复杂性。
3. 过敏性疾病 儿童早期肠道内短链脂肪酸（尤其是丁酸和丙酸）水平较低，会增加哮喘、湿疹等过敏性疾病的风险 —— 这是因为短链脂肪酸能通过调节免疫系统，促进Treg细胞分化成熟，促进免疫耐受的形成，缺乏则会导致免疫系统过度敏感。
4. 神经系统疾病
帕金森病患者的肠道中，产短链脂肪酸的菌群数量减少，而短链脂肪酸水平下降可能通过 “肠 - 脑轴” 加剧神经炎症和多巴胺能神经元损伤；
阿尔茨海默病患者的脑脊液中，丁酸浓度也显著降低，提示短链脂肪酸的减少可能与神经退行性病变的进展相关。
四、短链脂肪酸的健康应用
基于短链脂肪酸对人体健康的重要作用，科学家们已开发出多种基于短链脂肪酸的健康干预策略，这些策略既包括临床治疗手段，也涵盖了日常生活中的饮食调整。
1. 临床治疗领域
目前短链脂肪酸的应用主要集中在肠道疾病。通过灌肠或口服等方式直接给与短链脂肪酸补充。直接口服丁酸盐存在吸收快、到达结肠浓度低的问题，因此常使用丁酸盐衍生物（如三丁酸甘油酯）或微囊化丁酸盐；目前 相关研究仍存在一些局限性，如口服 短链脂肪酸的药代动力学和生物利用度问题、 对不同疾病（如高血压）的双向影响机制尚不明确、个体肠道菌群差异导致治疗效果的异质性等等。
2. 饮食干预
通过调整饮食结构促进内源性短链脂肪酸生成，是目前最安全且易操作的方式。
其核心原则是增加膳食纤维的摄入，尤其是能被肠道微生物高效发酵的 “益生元型纤维”。全谷物（如燕麦、糙米）富含 β- 葡聚糖，豆类含有丰富的抗性淀粉，蔬菜（如洋葱、大蒜）则富含果聚糖，这些食物都能为产短链脂肪酸菌提供充足的底物。建议成年人每天摄入 25-30 克膳食纤维，同时注意饮食多样化 —— 不同类型的膳食纤维能促进不同菌群的生长，进而实现短链脂肪酸的均衡生成。
需要注意的是，膳食纤维的摄入应循序渐进，突然大量增加可能会引起腹胀、产气等不适，给肠道微生物适应的时间。
3. 肠道菌群调节
除了饮食调整，肠道菌群调控也能间接提升短链脂肪酸水平。补充益生菌是常见方式，如双歧杆菌（Bifidobacterium）和乳杆菌（Lactobacillus）能通过与产短链脂肪酸菌协同作用，促进发酵过程；粪便菌群移植（FMT）则适用于严重的肠道菌群失调患者，通过移植健康人的肠道菌群，重建正常的发酵功能，进而恢复短链脂肪酸水平。近年来，合成微生物群落技术也取得突破 —— 科学家们通过基因工程改造细菌，使其能高效产生特定类型的短链脂肪酸（如丁酸），这种 “定制化菌群” 未来可能成为治疗短链脂肪酸缺乏相关疾病的新手段。
常见膳食纤维补充剂
没有一种“万能”纤维，多样化摄入是关键。
以下几类食物是短链脂肪酸的好朋友：
菊粉和低聚果糖：来自菊苣、洋葱、大蒜，是肠道益生菌的“超级大餐”。
β-葡聚糖：存在于燕麦、大麦和蘑菇中，是著名的免疫调节剂。
抗性淀粉：在放凉的米饭、土豆、未熟的香蕉和豆类中含量高，是产生丁酸的“效率冠军”。
低聚半乳糖：常见于乳制品，能直接“安抚”免疫细胞，促进抗炎信号产生。
魔芋葡甘露聚糖和魔芋低聚糖：来自魔芋，既能通过肠道微生物产生短链脂肪酸，又能发挥免疫活性，比如魔芋低聚糖能调节Th17和Treg 细胞之间的平衡来实现免疫调节功能。
尽管短链脂肪酸的研究已取得显著进展，但仍有许多 “健康密码” 等待解锁。短链脂肪酸作为肠道微生物与人类健康的 “桥梁”，其重要性已毋庸置疑。从日常饮食中摄入足够的膳食纤维，呵护肠道微生物，进而促进短链脂肪酸的生成，是维护健康的简单且有效的方式。随着研究的不断深入，相信短链脂肪酸将在更多疾病的防治中发挥关键作用，为人类健康带来更多福祉。
参考文献：
Louis, P. Gut microbiota-derived short-chain fatty acids and their role in human health and disease. Nat Rev Microbiol 23, 635–651 (2025). https://doi.org/10.1038/s41579-025-01183-w
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