[Microbiome] Metabolites의 개념과 microbiome과의 관계: SCFAs와 Bile acids

Metabolites (대사체)는 효소를 통해 이루어지는 metabolism의 intermediate or end product를 의미하며, 주로 sugar, lipid, amino acids, nucleotides 등의 small molecules를 의미한다 (proteins와 비교하여 더 작다) [1,2]. 크게 primary metabolite와 secondary metabolite로 구분할 수 있다.

• Primary metabolite: 생장과 관련된 metabolite.
• Secondary metabolite: 생장과 관련되지 않은 metabolite

Metabolites는 Biocrates사 제품을 통해 targeted 방식으로 측정하거나, LC-MS를 통해 targeted/untargeted 방식으로 측정할 수 있다.

이때 microbiome은 microbial metabolites를 생산하여 host에 영향을 줄 수도 있고, host-derived metabolites를 바꿔서 영향을 미칠 수도 있다.
먼저 Microbiome이 생산하는 metabolites에는 short-chain fatty acids (SCFAs) 등 있다. SCFAs는 ~6개보다 적은 수의 탄소 원자를 포함한 fatty acids를 의미하며, dietary fibers 등을 gut microbiota가 분해하여 장에서 생성될 수 있다 [2,3]. SCFAs는 host의 energy source로 사용될 수 있고, gut barrier function을 유지하는데 기여하며, anti-inflammatory한 성질을 보인다 [2]. Acetate (2-carbon chain), propionate (3-carbon chain), butyrate (4-carbon chain)가 가장 대표적인 SCFAs이다 [3]. SCFAs 리스트는 아래와 같다.

https://en.wikipedia.org/wiki/Short-chain_fatty_acid

https://homework.study.com/explanation/what-carboxylic-acid-is-used-to-make-acetate-o-methanoic-acid-o-propanoic-acid-o-formic-acid-o-acetic-acid.html

이때 acetic acid와 acetate처럼 서로 비슷한 이름이 보이는데, acetate는 acetic acid에서 수소 이온(H+)을 잃어버려서 negative charge를 띤 이온을 의미한다.
 
Host-derived metabolites에는 bile acids가 있는데, gut bacteria가 이를 이용하여 다른 물질로 바꾸고, 바뀐 물질이 다시 host에 영향을 미칠 수 있다. Bile acids는 bile (쓸개즙: 간에서 생성되어 쓸개에서 저장되어 있다가 십이지장으로 분비됨, 지방 소화에 관)에서 주로 발견되는 steroid acids이다. 크게 primary bile acids와 secondary bile acids로 나눌 수 있는데, 전자는 사람의 간에서 cholesterol로부터 생성되고 (cholic acid, chenodeoxycholic acid), 후자는 장내 bacterial action에 의해 생성된다 (deoxycholic acid, lithocholic acid). 
 

Reference

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Metabolite
2. ChatGPT
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Short-chain_fatty_acid
4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2712638/