Acetilinta celiuliozė: naujas prebiotikas nuo svorio augimo per mikrobiotą

RIKEN mokslininkai, bendradarbiaudami su Tokijo ir Kioto universitetų grupėmis, vadovaujamomis dr. Tadashi Takeuchi, žurnale „Cell Metabolism“ paskelbė pirmąjį išsamų acetilintos celiuliozės (AceCel) kaip prebiotiko, kuris gali žymiai apriboti pelių svorio augimą moduliuodamas žarnyno mikrobiotą ir maistinių medžiagų apykaitą, vertinimą.

Kodėl „AceCel“?

Tradiciniai prebiotikai (inulinas, oligofruktozė) maitina platų bakterijų spektrą, bet neselektyviai. „AceCel“ yra celiuliozė, prie kurios acetilo pakaitai yra kovalentiškai prijungti prie 1/3 hidroksilo grupių, taip sukuriant substratą tik specifinėms hermeneutinėms bakterijoms, daugiausia Bacteroides thetaiotaomicron, gebančioms skaidyti acetilintus ryšius.

Eksperimentinis dizainas

1. Pašaro sudėtis: Pelėms, šeriamoms 60 % riebalų turinčiu pašaru (DIO modelis), buvo įterpta 5 % AceCel, ekvimolinio neapdoroto celiuliozės užpildo arba nebuvo jokių priedų.
2. Svorio ir medžiagų apykaitos stebėjimas: kūno svoris, valgymo elgsena, OGTT ir atsparumo insulinui matavimai buvo stebimi 8 savaites.
3. Mikrobiota: išmatų 16S rRNR sekoskaita po 2, 4 ir 8 savaičių.
4. Mechanizmas: Gnotobiotinėms pelėms, netekusioms mikrobiotos, buvo kolonizuotos B. thetaiotaomicron su AceCel ir be jo.
5. Kepenų ir žarnyno metabolomika ir transkriptomika: trumpųjų grandinių riebalų rūgščių (SCFA), acetato ir pagrindinių genų, dalyvaujančių angliavandenių ir lipidų metabolizme, transkriptų matavimas.

Pagrindiniai rezultatai

• Svorio augimo ribojimas: per 8 savaites „AceCel“ ėdalo gavusios pelės priaugo tik 8 % savo kūno svorio, palyginti su 30 % kontrolinės grupės ir 28 % įprastos celiuliozės ėdalo gavusių pelių kūno svorio.
• Glikemijos profilio pagerėjimas: AUC sumažėjo 25 % (p < 0,01), HOMA-IR sumažėjo 30 % (p < 0,05).
• Mikrobiota:
  • „AceCel“ iki 4 savaitės sukėlė 10 kartų padidėjusį B. thetaiotaomicron kiekį ir slopino Firmicutes augimą.
  • Gnotobiotikų eksperimentai patvirtino, kad be B. thetaiotaomicron AceCel poveikis prarandamas, o tai pabrėžia šios rūšies svarbą.

• SCFA ir acetato anijonas:

  • Išmatų acetato kiekis padidėjo 40 % (p < 0,01), tačiau sisteminė koncentracija sumažėjo, o tai rodo padidėjusį bakterijų pasisavinimą.

• Kepenų metabolizmas:

  • Transkriptomika parodė Gck ir Pklr (glikolitinių fermentų) ekspresijos sumažėjimą ir Cpt1a bei Ppara (riebalų β oksidacijos) padidėjimą.
  • Kepenų lipidų profiliui buvo būdingas 35 % trigliceridų sumažėjimas (p < 0,05).

„AceCel demonstruoja naują būdą ne tik maitinti mikrobiotą, bet ir priversti ją „vogti“ angliavandenius iš šeimininko ir taip nukreipti energijos balansą“, – komentuoja dr. Takeuchi.

Saugumas ir perspektyvos

• Eksperimentiniai duomenys neparodė uždegiminės reakcijos žarnyne ar kepenyse ir nepakeitė organų funkcijos parametrų (ALT, AST).
• Tolesni žingsniai: klinikiniai tyrimai su žmonėmis, siekiant įvertinti toleravimą, poveikį mikrobiotai ir angliavandenių metabolizmui.
• Preparato optimizavimas: acetilinimo lygis, frakcijos dydis ir derinys su probiotikais ( B. thetaiotaomikrono suvartojimas?) yra tolesnių tyrimų objektas.

Straipsnyje autoriai pateikia keletą svarbių pastabų:

• Mechanizmo selektyvumas
  „AceCel pasižymi unikaliu prebiotiniu poveikiu: užuot maitinęs plačią mikrobų grupę, jis parenka specifinę Bacteroides thetaiotaomicron padermę, nukreipdamas angliavandenius iš šeimininko į mikrobų metabolizmą“, – pažymi vyresnysis tyrimo autorius dr. Tadashi Takeuchi.

• Mikrobiotos, kaip „konkurentės“, vaidmuo
  „Mūsų gnotobiotikų eksperimentai aiškiai parodė, kad be B. thetaiotaomicron AceCel neveikia. Tai pabrėžia, kad prebiotikai gali veikti stiprindami konkurenciją dėl maistinių medžiagų žarnyne“, – aiškina bendraautorė dr. Ikeda.

• Potencialas žmonėms
  „Nors matome stiprų poveikį pelėms, svarbu ištirti „AceCel“ toleravimą ir metabolinę dinamiką žmonėms“, – sako dr. Sato. „Kituose klinikiniuose tyrimuose turėtų būti atlikta išsami pacientų mikrobiotos ir metabolomikos analizė.“

• Saugumas
  „Mūsų ikiklinikiniuose modeliuose nebuvo jokių žarnyno ar kepenų uždegimo ar audinių pažeidimo požymių, todėl galima tęsti tyrimus su žmonėmis“, – priduria dr. Nakamoto.

Šie komentarai pabrėžia, kad „AceCel“ yra perspektyvus naujos kartos prebiotikas, tačiau jo klinikiniam pritaikymui reikia atidžiai įvertinti saugumą ir veikimo mechanizmus žmonėms.

„AceCel“ tiesia kelią naujos kartos prebiotikams, kurie veikia ne tik stimuliuodami naudingas bakterijas, bet ir konkurencingai gaudydami maistines medžiagas, atverdami tikslios mikrobų ir maistinių medžiagų terapijos galimybes nutukimo ir metabolinio sindromo gydymui.