Ацетилирана целулоза: нов пребиотик срещу наддаване на тегло чрез микробиота

Учени от RIKEN, в сътрудничество с групи от Университета в Токио и Университета в Киото, ръководени от д-р Тадаши Такеучи, публикуваха в Cell Metabolism първата цялостна оценка на ацетилираната целулоза (AceCel) като пребиотик, който може значително да ограничи наддаването на тегло при мишки чрез модулация на чревната микробиота и метаболизма на хранителните вещества.

Защо AceCel?

Традиционните пребиотици (инулин, олигофруктоза) хранят широк спектър от бактерии, но не селективно. AceCel е целулоза, към която ацетилните заместители са ковалентно свързани с 1/3 от хидроксилните групи, създавайки субстрат само за специфични херменевтични бактерии, главно Bacteroides thetaiotaomicron, способни да разцепват ацетилирани връзки.

Експериментален дизайн

1. Състав на диетата: Мишки на диета с 60% мазнини (DIO модел) са били допълнени или с 5% AceCel, еквимоларен необработен целулозен пълнител, или без добавки.
2. Мониторинг на теглото и метаболизма: телесното тегло, хранителното поведение, ОГТТ и измерванията на инсулинова резистентност бяха наблюдавани в продължение на 8 седмици.
3. Микробиота: 16S rRNA секвениране на изпражнения на 2, 4 и 8 седмици.
4. Механизъм: Гнотобиотични мишки, лишени от микробиота, след това са колонизирани с B. thetaiotaomicron, със и без AceCel.
5. Метаболомика и транскриптомика на черния дроб и червата: измерване на късоверижни мастни киселини (SCFA), ацетат и транскрипти на ключови гени, участващи във въглехидратния и липидния метаболизъм.

Ключови резултати

• Ограничаване на наддаването на тегло: В продължение на 8 седмици, мишките, приемащи AceCel, са наддали само 8% от телесното си тегло, в сравнение с 30% при контролната група и 28% при обикновената целулоза.
• Подобряване на гликемичния профил: AUC намалява с 25% (p<0,01), HOMA-IR спада с 30% (p<0,05).
• Микробиота:
  • AceCel индуцира 10-кратно увеличение на B. thetaiotaomicron до 4-та седмица и инхибира растежа на Firmicutes.
  • Гнотобиотичните експерименти потвърдиха, че без B. thetaiotaomicron ефектът на AceCel се губи, което подчертава критичната роля на този вид.

• SCFA и ацетатен анион:

  • Нивата на фекален ацетат се увеличават с 40% (p<0,01), но системните концентрации намаляват, което показва повишено бактериално усвояване.

• Чернодробен метаболизъм:

  • Транскриптомиката показва намаляване на експресията на Gck и Pklr (гликолитични ензими) и увеличаване на Cpt1a и Ppara (β-окисление на мазнините).
  • Липидният профил на черния дроб се характеризира с 35% намаление на триглицеридите (p<0,05).

„AceCel демонстрира нов начин не само да се храни микробиотата, но и да се накара тя да „краде“ въглехидрати от гостоприемника и по този начин да пренасочи енергийния баланс“, коментира д-р Такеучи.

Безопасност и перспективи

• Експерименталните данни не показват възпалителна реакция в червата или черния дроб и не променят параметрите на органната функция (ALT, AST).
• Следващи стъпки: клинични проучвания върху хора за оценка на поносимостта, ефектите върху микробиотата и въглехидратния метаболизъм.
• Оптимизация на препарата: нивото на ацетилиране, размерът на фракцията и комбинацията с пробиотици ( консумация на B. thetaiotaomicron?) са предмет на по-нататъшно проучване.

В статията авторите правят няколко ключови коментара:

• Селективност на механизма
  „AceCel проявява уникален пребиотичен ефект: вместо да храни широка група микроби, той избира специфичен щам Bacteroides thetaiotaomicron, пренасочвайки въглехидратите от гостоприемника към микробния метаболизъм“, отбелязва д-р Тадаши Такеучи, старши автор на изследването.

• Ролята на микробиотата като „конкурент“
  „Нашите гнотобиотични експерименти ясно показаха, че без B. thetaiotaomicron, AceCel не работи. Това подчертава, че пребиотиците могат да действат чрез засилване на конкуренцията за хранителни вещества в червата“, обяснява съавторът д-р Икеда.

• Потенциал за хора
  „Въпреки че наблюдаваме мощен ефект при мишки, важно е да се тества поносимостта и метаболитната динамика на AceCel при хора“, казва д-р Сато. „Следващите клинични изпитвания трябва да включват задълбочен анализ на микробиотата и метаболомиката на пациентите.“

• Безопасност
  „В нашите предклинични модели нямаше данни за възпаление или увреждане на тъканите в червата или черния дроб, което е основание за преминаване към изпитвания върху хора“, добавя д-р Накамото.

Тези коментари подчертават, че AceCel е обещаващ пребиотик от следващо поколение, но клиничното му приложение изисква внимателна оценка на безопасността и механизмите на действие при хората.

AceCel проправя пътя за ново поколение пребиотици, които действат не само чрез стимулиране на полезните бактерии, но и чрез конкурентно улавяне на хранителни субстрати, отваряйки перспективата за прецизна микробно-хранителна терапия за затлъстяване и метаболитен синдром.