Mikrobiota kaip treneris: bakterijos, kurios augino raumenų skaidulas

Žurnale „Scientific Reports“ buvo paskelbtas tyrimas, kuriame mokslininkai „iš naujo surinko“ pelių mikrobiotą ir rado specifinių žarnyno bakterijų, kurios gali žymiai pagerinti jėgos rodiklius ir raumenų sudėtį. Persodinus žmogaus mikroflorą į peles ir vėliau ištyrus kandidatus, autoriai nustatė dvi rūšis – Lactobacillus johnsonii ir Limosilactobacillus reuteri. Ilgalaikis šių bakterijų skyrimas senstančioms pelėms pagerino jėgos testų rezultatus, padidino griaučių raumenų masę ir raumenų skaidulų skerspjūvio plotą, o molekuliniu lygmeniu padidino mioregeneracinių žymenų FST (folistatino) ir IGF-1 raišką. Darbas buvo paskelbtas 2025 m. rugpjūčio 18 d.

Tyrimo kontekstas

Sarkopenija – su amžiumi susijęs griaučių raumenų jėgos ir kokybės mažėjimas – padidina kritimų, negalios ir mirtingumo riziką. Klasikinės intervencijos (jėgos treniruotės, pakankamas baltymų kiekis) yra veiksmingos, tačiau daugeliui vyresnio amžiaus suaugusiųjų jų poveikis yra ribotas, todėl dėmesys krypsta į naujus taikinius, įskaitant žarnyno mikrobiomą. Kaupiami įrodymai sieja mikrobiotos sudėtį su raumenų metabolizmu ir funkcija ir netgi rodo, kad probiotikų papildai gali šiek tiek pagerinti jėgą ir fizinį krūvį, nors skirtingų tyrimų rezultatai yra nevienodi.

„Žarnyno ir raumenų ašies“ idėja remiasi keliais mechanizmais: mikrobų sintetinamos trumpos grandinės riebalų rūgštys veikia raumenų energijos metabolizmą; mikrobiota moduliuoja uždegimą ir žarnyno barjero vientisumą; o augimo ir plastiškumo signalai keičiasi neuroendokrininiais keliais. Savo ruožtu fizinis aktyvumas taip pat „pertvarko“ mikrobų sudėtį – tai dvipusis ryšys. Tai sukuria pagrindą ieškoti atmainų, kurios konkrečiai palaiko raumenų funkciją senstančiuose organizmuose.

Tačiau iki šiol turėjome daug sąsajų ir mažai priežastinių įrodymų konkrečių bakterijų lygmeniu. Naujas straipsnis žurnale „Scientific Reports“ užpildo dalį šios spragos: autoriai pirmiausia persodino žmogaus mikrobiotą į peles ir parodė, kad jos variantai skirtingai veikia jėgos testus, o tada funkciškai išbandė kandidates ir nustatė dvi pagrindines rūšis – Lactobacillus johnsonii ir Limosilactobacillus reuteri. Ilgalaikis šių padermių skyrimas senstančioms pelėms padidino raumenų jėgą, masę ir skerspjūvio plotą, o molekulinių žymenų lygmeniu padidino FST ir IGF-1 raišką, o tai rodo augimą skatinantį poveikį.

Praktinė išvada kol kas yra atsargi: tai įtikinamas ikiklinikinis tyrimas ir žingsnis link padermėms specifinių „antisarkopeninių“ probiotikų, tačiau pritaikymui žmonėms reikalingi atsitiktinių imčių tyrimai su galingais vertinamaisiais rodikliais ir mechanistiniais biožymenimis. Dabartinės apžvalgos pabrėžia laktobacilų, kaip adjuvantinės terapijos, potencialą, tačiau taip pat ir poreikį standartizuoti padermes, dozes ir trukmę prieš pateikiant plačias rekomendacijas.

Kaip tai buvo išbandyta?

Pirmiausia tyrėjai antibiotikais „nustatė“ 9 mėnesių pelių žarnyno florą ir atliko išmatų transplantaciją: tris mėnesius gyvūnams buvo duodamas 10 sveikų suaugusių gyvūnų (donorų, nesirgusių lėtinėmis ligomis ir neseniai nevartojusių antibiotikų/probiotikų) išmatų mišinys. Jėga ir vikrumas buvo vertinami naudojant du nepriklausomus testus: rotacinį strypą (laikas nukristi nuo besisukančio strypo) ir vielos pakabą (laikymo laikas). Jau šiame etape tapo aišku, kad skirtingi bakterijų profiliai skirtingai veikia raumenų funkciją. Lyginamoji virškinamojo trakto ir išmatų mikrobiotos analizė parodė, kad žarnyno spindžio sudėtis yra įvairesnė ir tiksliau susijusi su jėgos rodikliais nei „išmatų masė“. Iš skirtingų rūšių rinkinio statistiškai nuosekliai „išplaukė“ L. johnsonii, L. reuteri ir Turicibacter sanguinis; funkciniams testams pasirinko pirmuosius du autorius.

Toliau atliktas tiesioginis eksperimentas su 12 mėnesių amžiaus pelėmis: po trumpos žarnyno sanitarijos gyvūnams tris mėnesius kasdien buvo duodama L. johnsonii, L. reuteri arba jų derinys. Dėl to „bakterijų“ grupėse jau nuo pirmojo mėnesio pailgėjo laikas, praleistas ant rotacinio stropo ir suspensijos, o derinys parodė ryškiausią dinamiką. Histologiškai skaidulų (padangos, blauzdos ir ilgojo pirštų tiesiamojo raumens) skersinis plotas buvo didesnis nei kontrolinėje grupėje; tuo pačiu metu sumažėjo bendras kūno svoris, padidėjo raumenų masė, o tai rodo pagerėjusią kūno sudėtį. MRNR raiškos lygmenyje folistatinas L. johnsonii grupėje beveik padvigubėjo, IGF-1 taip pat buvo didesnis visose „bakterijų“ šakose.

Kodėl tai gali būti būtina?

Su amžiumi raumenų jėga ir kokybė mažėja (sarkopenija), didėja kritimų, lūžių ir savarankiškumo praradimo rizika. „Žarnyno ir raumens ašies“ koncepcija jau seniai diskutuojama, tačiau čia pateikiame tiesioginius funkcinius įrodymus, susijusius su konkrečiais kamienais: L. johnsonii ir L. reuteri ne tik siejamos su geresniais rezultatais, bet ir pagerina jėgą bei raumenų morfologiją eksperimento metu. Autoriai teigia, kad poveikis gali pasireikšti keliais keliais vienu metu – nuo trumpos grandinės riebalų rūgščių gamybos ir mitochondrijų funkcijos moduliavimo iki raumenų augimo kelių reguliavimo (per FST/IGF-1).

Kas naujo moksle (ir atsargiai – apie „galios piliulę“)

• Pati padermė svarbi. Kalbame ne apie „probiotikus apskritai“, o apie dvi konkrečias padermes, nepriklausomai patvirtintas dviem skirtingais elgesio testais ir identifikuotas naudojant diferencinę analizę (DESeq2).
• Sinergija poroje: Kartu vartojant L. johnsonii ir L. reuteri, buvo pasiektas didžiausias tiek stiprumo, tiek skaidulų ploto padidėjimas, o tai rodo galimas kelių padermių formules.
• Žarnynas yra svarbesnis nei išmatos. Virškinimo trakto mikrobiotos „portretas“ yra informatyvesnis nei išmatų mėginiai – tai praktinis užuomina būsimoms projektavimo strategijoms.

Kaip tai veikia (autorių hipotezės)

Diskusijoje tyrėjai susiejo pagerėjusią raumenų funkciją su:

• galimas mitochondrijų normalizavimas raumenyse (citochromo C daromos žalos sumažinimas anksčiau aprašytuose darbuose su šiomis rūšimis);
• padidėjusi trumpųjų grandinių riebalų rūgščių gamyba, kurios pagerina raumenų anabolizmą ir medžiagų apykaitą;
• augimą skatinančių takų aktyvavimas – FST (miostatino antagonisto) ir IGF-1 augimas.
  Šių veiksnių derinys gali pakeisti pusiausvyrą link didesnio skaidulų stiprumo ir oksidacinio potencialo. Mechanizmus reikia detalizuoti „omikos“ lygmenimis – metabolomika, transkriptomika, proteomika.

Pirmiausia atsargiai

Tai yra pelių modelis; rezultatų „tokių, kokie yra“ perkėlimas žmonėms yra per anksti. Autoriai aiškiai rašo apie tyrimų su žmonėmis poreikį – nuo organoidų ir ex vivo modelių iki populiacijos ir klinikinių tyrimų. Taip pat svarbu, kad poveikis priklausė nuo ilgalaikio vartojimo (mėnesių), o pradiniai mikrobiotos pokyčiai gyvūnams buvo pasiekti agresyviu sanitariniu būdu – klinikoje to nedarome. Galiausiai, trečioji dažnai šiame darbe „kompanionė“ rūšis Turicibacter sanguinis nebuvo funkciniu požiūriu patvirtinta, nors jos praturtėjimas nuosekliai sutapo su stiprumo padidėjimu – galimu būsimų eksperimentų taikiniu.

Ką tai reiškia „praktiškai“ šiandien?

• „Bet kokie probiotikų“ papildai neprilygsta L. johnsonii ir L. reuteri papildams – reali produkto sudėtis labai skiriasi;
• Norint sukurti „antisarkopeninį“ probiotiką, reikia atlikti žmonių atsitiktinių imčių kontroliuojamus tyrimus (RCT) su stiprumo vertinamaisiais rodikliais (dinamometro sukibimas, atsistojimo ir eisenos testas, ėjimo greitis), raumenų morfometrija ir metaboliniais žymenimis;
• Jei hipotezė pasitvirtins, tikslas akivaizdus: vyresnio amžiaus grupės, pacientai, kuriems gresia sarkopenija / susilpnėjimas po imobilizacijos, ir sportininkai reabilitacijos fazėse. Kol kas tai įdomus ikiklinikinis tyrimas ir kruopščiai suplanuotų bandymų pagrindas.

Šaltinis: Ahn JS., Kim HM., Han EJ., Hong ST., Chung HJ. Žarnyno mikroorganizmų, turinčių įtakos raumenų jėgos gerinimui, atradimas. Mokslinės ataskaitos. 2025;15:30179. https://doi.org/10.1038/s41598-025-15222-2