01Čo je to
Kyselina maslová (kyselina butánová, butyrát) je mastná kyselina s krátkym reťazcom zo štyroch atómov uhlíka. Tvoria ju baktérie hrubého čreva kvasením vlákniny a iných nestrávených sacharidov, najviac v slepom a vzostupnom hrubom čreve, kde je koncentrácia všetkých mastných kyselín s krátkym reťazcom najvyššia. Bunky sliznice hrubého čreva ju prednostne vychytávajú a využívajú ako hlavný zdroj energie.
Samotná kyselina maslová má nepríjemnú chuť a zápach, preto sa ako doplnok výživy používa jej soľ, butyrát sodný, často mikrokapsulovaný tak, aby sa uvoľnil až v hrubom čreve. V klinických štúdiách sa butyrát skúmal ústami aj vo forme klystírov pri ulceróznej kolitíde, pri syndróme dráždivého čreva a pri poruchách metabolizmu glukózy.
02Mechanizmus účinku
Pre bunky hrubého čreva je butyrát hlavným palivom. U myší bez črevných baktérií sú kolonocyty v energetickom deficite: majú menej enzýmov citrátového cyklu, nižší pomer NADH/NAD+, slabšiu oxidačnú fosforyláciu a menej ATP, čo spúšťa aktiváciu AMPK a autofágiu. Pridanie butyrátu im vráti mitochondriálne dýchanie a autofágii zabráni, a to ako zdroj energie, nie ako inhibítor históndeacetyláz.
Butyrát inhibuje históndeacetylázy (HDAC), čím zvyšuje acetyláciu histónov a mení expresiu približne 2 % génov cicavčích buniek; v kultúrach buniek cez väzbové miesta Sp1 a Sp3 zapína gén p21 a zastavuje delenie buniek. U myší indukuje diferenciáciu regulačných T lymfocytov v hrubom čreve: v naivných T lymfocytoch zvýšil acetyláciu histónu H3 v géne Foxp3 a u myší Rag1−/− zmiernil kolitídu vyvolanú prenosom T lymfocytov.
Butyrát aktivuje receptory mastných kyselín s krátkym reťazcom GPR41 a GPR43 a v hrubom čreve receptor GPR109A, cez ktorý u myší navodzuje protizápalový fenotyp makrofágov a dendritických buniek, tvorbu regulačných T lymfocytov a interleukínu 10 a tvorbu interleukínu 18 v epiteli; myši bez tohto receptora sú náchylné na zápal a nádory hrubého čreva. Cez vnútrobunkový senzor PPAR-γ smeruje u myší metabolizmus kolonocytov k β-oxidácii, ktorá spotrebúva kyslík a bráni premnoženiu potenciálne patogénnych baktérií Escherichia a Salmonella.
V jednovrstve ľudských črevných buniek Caco-2 zvýšil butyrát aktivitu AMPK, urýchlil skladanie tesných spojov medzi bunkami a zvýšil transepitelový elektrický odpor; inhibítor AMPK tento účinok zrušil. Po vnútrožilovom podaní sa u ľudí z krvi odstráni v priebehu minút: po skončení desaťdňovej infúzie mal polčas 6,1 minúty a do hodiny klesol na východiskovú hladinu, pričom sa rýchlo metabolizuje a močom sa vylučuje len málo.
03Účinky
Pri ulceróznej kolitíde tlmí butyrát zápal sliznice. V skríženej štúdii s 10 pacientmi s distálnou ulceróznou kolitídou, ktorým nepomáhala štandardná liečba, znížili dvojtýždňové klystíry s butyrátom sodným (100 mmol/l) počet stolíc zo 4,7 na 2,1 denne, krvácanie ustalo u 9 z 10 pacientov, endoskopické skóre kleslo zo 6,5 na 3,8 a histologický stupeň zápalu z 2,4 na 1,5, kým pri placebe sa nezmenili. V ďalšej štúdii s 11 pacientmi s distálnou ulceróznou kolitídou ubudli pri klystíroch s butyrátom (100 mmol/l) počas 4–8 týždňov v sliznici makrofágy s aktivovaným NF-κB aj neutrofily a klesol index aktivity ochorenia.
V multicentrickej, dvojito zaslepenej štúdii s 98 dospelými s ľahkou až stredne ťažkou ulceróznou kolitídou dosiahlo pri mikrokapsulovanom butyráte sodnom v dávke 2 × 300 mg denne popri štandardnej liečbe za osem týždňov klinické zlepšenie 51 % pacientov, klinickú remisiu 31,4 %, biochemickú remisiu 42,2 % a endoskopické zlepšenie 25,5 %, významne viac než pri placebe.
V štúdii so 66 pacientmi so syndrómom dráždivého čreva ubudlo pri mikrokapsulovanom butyráte sodnom pridanom k štandardnej liečbe už po štyroch týždňoch bolesti pri vyprázdňovaní a po 12 týždňoch sa zlepšilo nutkanie na stolicu a rytmus vyprázdňovania. V štúdii s 52 pacientmi s cukrovkou 2. typu a syndrómom dráždivého čreva znížil mikrokapsulovaný butyrát sodný v dávke 1,5 g denne za 12 týždňov bolesti brucha, hnačku a nadúvanie, zriedkavejšie boli pozitívne vodíkové dychové testy s laktulózou a klesla telesná hmotnosť, HbA1c aj index inzulínovej rezistencie HOMA-IR, kým pri placebe sa nezmenili.
V pilotnej štúdii zvýšili 4 g butyrátu sodného denne za štyri týždne u deviatich štíhlych zdravých mužov periférnu citlivosť na inzulín (vychytávanie glukózy zo 71 na 82 µmol/kg za minútu) aj pečeňovú (potlačenie tvorby glukózy zo 75 na 82 %), u desiatich mužov s metabolickým syndrómom sa nezmenila. U myší na vysokotukovej strave zabránil butyrát sodný v krmive (5 % hmotnosti) vzniku inzulínovej rezistencie a obezity bez zníženia príjmu potravy, zvýšil termogenézu, oxidáciu mastných kyselín a tvorbu mitochondrií vo svale a hnedom tuku a obéznym myšiam zvýšil citlivosť na inzulín a znížil množstvo tuku.
04Dávkovanie
Jednotky
- mg/kg
- na kilogram telesnej hmotnosti; napríklad 1 mg/kg pri 70 kg = 70 mg
- mmol/l
- koncentrácia: milimol látky v 1 litri
Skúmané dávky
Multicentrická, dvojito zaslepená štúdia s placebom, 98 dospelých s ľahkou až stredne ťažkou ulceróznou kolitídou, popri štandardnej liečbe
mikrokapsulovaný butyrát sodný · navodenie remisie ulceróznej kolitídy
600 mg denne
- Podanie
- perorálne
- Načasovanie
- 2 × 300 mg denne
- Trvanie
- 8 týždňov
Zdroj Karłowicz a kol. 2025 ↗
Randomizovaná štúdia s placebom, 52 pacientov s cukrovkou 2. typu a syndrómom dráždivého čreva
mikrokapsulovaný butyrát sodný · tráviace ťažkosti a metabolizmus glukózy
1,5 g denne
- Podanie
- perorálne
- Trvanie
- 12 týždňov
Zdroj Panufnik a kol. 2026 ↗
Pilotná štúdia, 9 štíhlych mužov a 10 mužov s metabolickým syndrómom
butyrát sodný · citlivosť na inzulín
4 g denne
- Podanie
- perorálne
- Trvanie
- 4 týždne
Zdroj Bouter a kol. 2018 ↗
Jednoducho zaslepená skrížená štúdia s placebom, 10 pacientov s distálnou ulceróznou kolitídou
klystír s butyrátom sodným · aktívna distálna ulcerózna kolitída
100 mmol/l
- Podanie
- rektálne
- Trvanie
- 2 týždne
Zdroj Scheppach a kol. 1992 ↗
Krátka štúdia, 6 pacientov s kosáčikovitou anémiou alebo beta-talasémiou vo veku 3–27 rokov
arginín butyrát · zvýšenie tvorby fetálneho hemoglobínu
od 500 mg/kg denne
- Podanie
- intravenózne, nepretržitá infúzia
- Trvanie
- 2–3 týždne, u jednej pacientky 7 týždňov
Tvorba fetálneho globínu stúpla u všetkých šiestich pacientov o 6–45 % a pacientke liečenej sedem týždňov sa hemoglobín zvýšil zo 4,7 na 10,2 g/dl.
Zdroj Perrine a kol. 1993 ↗
Štúdia s 10 pacientmi s ťažkou beta-talasémiou alebo kosáčikovitou anémiou
arginín butyrát · zvýšenie tvorby fetálneho hemoglobínu
500–2000 mg/kg denne
- Podanie
- intravenózne, infúzia
- Načasovanie
- 6 dní v týždni, dávka sa postupne zvyšovala
- Trvanie
- 9–13 týždňov
Pozoruhodný údaj
Desiatim pacientom s beta-talasémiou alebo kosáčikovitou anémiou podávali arginín butyrát do žily až 2000 mg/kg denne, štvornásobok začiatočných 500 mg/kg. Hematologickú odpoveď po desiatich týždňoch nedosiahol nikto.
Štúdia Sher a kol. 1995 ↗
Hematologickú odpoveď nedosiahol po desiatich týždňoch žiadny z 10 pacientov.
Zdroj Sher a kol. 1995 ↗
Prehľad dávok z registrácií, klinickej praxe a štúdií; pri každej je uvedený zdroj. Slúži na vzdelávanie, nie ako individuálny protokol.
05Riziká a súvislosti
V klinických štúdiách sa podával ako klystír s butyrátom sodným pri ulceróznej kolitíde, ústami ako butyrát sodný v dávkach 0,6–4 g denne počas 4–12 týždňov a vnútrožilovo ako butyrát sodný pri akútnej leukémii (10 dní) a ako arginín butyrát pri beta-talasémii alebo kosáčikovitej anémii (2–13 týždňov).
Butyrát sa v štúdiách znášal dobre: mikrokapsulovaný butyrát sodný bol v osemtýždňovej štúdii pri ulceróznej kolitíde bezpečný a pri desaťdňovej nepretržitej vnútrožilovej infúzii 500 mg/kg denne u deviatich pacientov s akútnou leukémiou sa toxicita nezaznamenala, hoci hladina butyrátu v krvi stúpla šesťnásobne nad vlastnú hladinu tela.
Pri vnútrožilovom arginín butyráte u pacientov s beta-talasémiou alebo kosáčikovitou anémiou boli nežiaduce účinky pri bežných dávkach minimálne a u jedného pacienta prechodne stúpli aminotransferázy. V štúdii z roku 1995 mal generalizovaný epileptický záchvat pacient, ktorý omylom dostal 2000 mg/kg za šesť hodín.
06Ako zapadá do celku
Butyrát patrí s acetátom a propionátom k hlavným mastným kyselinám s krátkym reťazcom, ktoré vznikajú kvasením vlákniny; od hrubého čreva cez vrátnicu po pečeňovú žilu sa mení ich pomer, lebo butyrát vychytáva najmä črevný epitel a propionát pečeň. Receptor GPR109A, cez ktorý butyrát tlmí zápal v hrubom čreve, aktivuje aj niacín, ktorý u myší rovnakou cestou potlačil kolitídu aj nádory hrubého čreva.
Štúdie a zdroje
- Short chain fatty acids in human large intestine, portal, hepatic and venous blood. ↗Autopsy samples of sudden-death victims: total SCFA 131 mmol/kg in the caecum falling to 80 mmol/kg in the descending colon; portal 375, hepatic 148 and peripheral venous 79 µmol/l; molar ratios indicate greater uptake of butyrate by the colonic epithelium and of propionate by the liver.
- Review article: the role of butyrate on colonic function. ↗Narrative review: butyrate is a main end-product of microbial fermentation of dietary fibre and an important energy source for intestinal epithelial cells; it inhibits inflammation and carcinogenesis, reinforces the colonic defence barrier and decreases oxidative stress; NF-κB and histone deacetylase inhibition as key mechanisms.
- The microbiome and butyrate regulate energy metabolism and autophagy in the mammalian colon. ↗Germ-free mice: colonocytes energy-deprived (lower TCA-cycle enzymes, NADH/NAD+, oxidative phosphorylation and ATP), AMPK activation and autophagy; butyrate rescued mitochondrial respiration and prevented autophagy as an energy source rather than as an HDAC inhibitor.
- Inhibition of histone deacetylase activity by butyrate. ↗Review: butyrate inhibits HDAC activity, causing histone hyperacetylation that affects the expression of about 2% of mammalian genes; Sp1/Sp3 sites and p21(Waf1/Cip1) induction arrest the cell cycle in cultured cells.
- Commensal microbe-derived butyrate induces the differentiation of colonic regulatory T cells. ↗Mice: butyrate induced colonic Treg differentiation in vitro and in vivo, enhanced histone H3 acetylation at the Foxp3 locus and ameliorated colitis induced by CD4+CD45RBhi T-cell transfer in Rag1−/− mice.
- The Orphan G protein-coupled receptors GPR41 and GPR43 are activated by propionate and other short chain carboxylic acids. ↗Receptor pharmacology in yeast, transfected mammalian cells and Xenopus oocytes: acetate, propionate, butyrate and other short-chain carboxylic acids activate GPR43 and GPR41; GPR41 mainly in adipose tissue, GPR43 highest in immune cells.
- Activation of Gpr109a, receptor for niacin and the commensal metabolite butyrate, suppresses colonic inflammation and carcinogenesis. ↗Mice: GPR109A, the colonic receptor for butyrate and niacin, gives colonic macrophages and dendritic cells anti-inflammatory properties, induces Treg and IL-10-producing T cells and butyrate-mediated IL-18 in the epithelium; Niacr1−/− mice are susceptible to colitis and colon cancer; niacin suppressed colitis and colon cancer through GPR109A.
- Microbiota-activated PPAR-γ signaling inhibits dysbiotic Enterobacteriaceae expansion. ↗Mice: depleting butyrate producers with antibiotics reduced epithelial signalling through the butyrate sensor PPAR-γ; PPAR-γ drives colonocyte β-oxidation, limits luminal oxygen and nitrate and prevents dysbiotic expansion of Escherichia and Salmonella.
- Butyrate enhances the intestinal barrier by facilitating tight junction assembly via activation of AMP-activated protein kinase in Caco-2 cell monolayers. ↗Caco-2 monolayers: butyrate increased AMPK activity, accelerated tight-junction assembly and raised transepithelial electrical resistance; the AMPK inhibitor compound C abolished the effect.
- Clinical pharmacology of sodium butyrate in patients with acute leukemia. ↗Nine patients with acute leukaemia, sodium butyrate 500 mg/kg/day as a continuous IV infusion for 10 days: plasma 39–59 µM (6-fold over endogenous), half-life 6.1 min after the infusion, baseline within 1 h, minimal urinary excretion, rapid metabolism; no toxicity.
- Pharmacokinetic study of butyric acid administered in vivo as sodium and arginine butyrate salts. ↗Injected sodium or arginine butyrate: half-life under 5 min in mice and rabbits; in man a biphasic elimination with half-lives of 0.5 min and 13.7 min; no toxicity.
- Effect of butyrate enemas on the colonic mucosa in distal ulcerative colitis. ↗10 patients with distal ulcerative colitis unresponsive to or intolerant of standard therapy, sodium butyrate 100 mmol/l enemas for 2 weeks and placebo for 2 weeks in random order (single-blind): stool frequency 4.7 to 2.1/day, bleeding ceased in 9 of 10, endoscopic score 6.5 to 3.8, histological inflammation 2.4 to 1.5; unchanged on placebo.
- Butyrate inhibits NF-kappaB activation in lamina propria macrophages of patients with ulcerative colitis. ↗11 patients with distal ulcerative colitis, butyrate 100 mM (n = 6) or placebo (n = 5) enemas for up to 8 weeks: fewer lamina propria macrophages with nuclear NF-κB at 4 and 8 weeks, fewer neutrophils and lymphocytes/plasma cells, lower Disease Activity Index.
- Efficacy of Microencapsulated Sodium Butyrate as Add-On Therapy in Inducing Remission in Patients with Mild-To-Moderate Ulcerative Colitis: Results From a Multi-Center, Double-Blind, Randomized, Placebo-Controlled Study. ↗Multi-centre double-blind placebo-controlled trial, 98 adults with active mild-to-moderate UC, microencapsulated sodium butyrate 2 × 300 mg/day or placebo for 8 weeks as add-on: clinical improvement 51%, clinical remission 31.4%, biochemical remission 42.2%, endoscopic improvement 25.5% in the butyrate group (all significant vs placebo); safe.
- Microencapsulated sodium butyrate reduces the frequency of abdominal pain in patients with irritable bowel syndrome. ↗66 IBS patients on standard therapy randomised to microencapsulated sodium butyrate or placebo as add-on: less pain during defaecation after 4 weeks, better urgency and bowel habit at 12 weeks.
- Effect of microencapsulated sodium butyrate on abdominal symptoms and carbohydrate metabolism in patients with type 2 diabetes: a randomized placebo-controlled trial. ↗Randomised double-blind placebo-controlled trial, 52 patients with type 2 diabetes meeting Rome IV IBS criteria, microencapsulated sodium butyrate 1.5 g/day or placebo for 12 weeks: abdominal pain, diarrhoea and bloating reduced; fewer positive lactulose hydrogen breath tests; lower body weight, HbA1c and HOMA-IR; no changes on placebo; butyric acid itself is not used because of its taste and odour.
- Differential metabolic effects of oral butyrate treatment in lean versus metabolic syndrome subjects. ↗Pilot study, 9 healthy lean men and 10 men with metabolic syndrome, oral sodium butyrate 4 g/day for 4 weeks: in lean men peripheral insulin sensitivity (Rd 71 to 82 µmol/kg/min) and hepatic insulin sensitivity (EGP suppression 75 to 82%) improved; no change in metabolic syndrome; no effect on brown adipose tissue.
- Butyrate improves insulin sensitivity and increases energy expenditure in mice. ↗C57BL/6J mice on a high-fat diet with sodium butyrate 5% wt/wt in the diet: prevented insulin resistance and obesity without lower food intake (body fat kept at 10%), raised adaptive thermogenesis, fatty acid oxidation and mitochondrial function and biogenesis in muscle and brown fat; in obese mice increased insulin sensitivity and reduced adiposity.
- A short-term trial of butyrate to stimulate fetal-globin-gene expression in the beta-globin disorders. ↗Three patients aged 3–13 with sickle cell anaemia and three aged 7–27 with beta-thalassaemia, arginine butyrate by continuous IV infusion for 2 or 3 weeks from 500 mg/kg/day: fetal-globin synthesis +6 to 45 % in all six, F reticulocytes about twofold, gamma-globin mRNA two- to sixfold; one patient treated for seven weeks, haemoglobin 4.7 to 10.2 g/dl; side effects minimal, one transient rise in aminotransferases.
- Extended therapy with intravenous arginine butyrate in patients with beta-hemoglobinopathies. ↗Ten patients with severe beta-thalassaemia or sickle cell disease, IV arginine butyrate from 500 mg/kg/day to a final 2000 mg/kg/day, 6 days a week for 10 ± 1.2 weeks (9–13): gamma-globin mRNA and F reticulocytes rose in thalassaemia but haemoglobin did not; no haematological response; toxicity minimal at standard doses; one grand mal seizure after an inadvertent 2000 mg/kg over six hours.