Acetilezett cellulóz: új prebiotikum a mikrobiótán keresztül a súlygyarapodás ellen

A RIKEN tudósai, a Dr. Tadashi Takeuchi vezette Tokiói Egyetem és Kiotói Egyetem csoportjaival együttműködve, a Cell Metabolism folyóiratban publikálták az acetilezett cellulóz (AceCel) prebiotikumként való alkalmazásának első átfogó értékelését, amely jelentősen korlátozhatja az egerek súlygyarapodását a bélmikrobiota és a tápanyag-anyagcsere modulálásán keresztül.

Miért pont az AceCel?

A hagyományos prebiotikumok (inulin, oligofruktóz) a baktériumok széles skáláját táplálják, de nem szelektíven. Az AceCel olyan cellulóz, amelynek hidroxilcsoportjainak 1/3-ához acetil-szubsztituensek kapcsolódnak kovalensen, így csak specifikus hermeneutikus baktériumok, főként a Bacteroides thetaiotaomicron számára teremtenek szubsztrátot, amely képes az acetilezett kötések hasítására.

Kísérleti tervezés

1. Táplálék összetétele: A 60%-os zsírtartalmú étrenden tartott egereket (DIO modell) 5%-os AceCel-lel, ekvimoláris kezeletlen cellulóz töltőanyaggal vagy adalékanyagok nélkül egészítették ki.
2. Testsúly és anyagcsere monitorozása: a testsúlyt, az étkezési szokásokat, az OGTT-t és az inzulinrezisztencia méréseit 8 héten keresztül monitorozták.
3. Mikrobiota: széklet 16S rRNA szekvenálása 2, 4 és 8 hét elteltével.
4. Mechanizmus: A mikrobiotától megfosztott gnotobiotikus egereket ezután B. thetaiotaomicronnal kolonizálták, AceCel-lel és anélkül.
5. Máj- és bélrendszeri metabolomika és transzkriptomika: rövid szénláncú zsírsavak (SCFA), acetát és a szénhidrát- és lipid-anyagcserében részt vevő kulcsgének transzkriptumainak mérése.

Főbb eredmények

• Súlygyarapodás korlátozása: 8 hét alatt az AceCel-lel táplált egerek testsúlyuk mindössze 8%-át hízták, szemben a kontrollcsoport 30%-ával és a hagyományos cellulózzal táplált egerek 28%-ával.
• A glikémiás profil javulása: az AUC 25%-kal csökkent (p<0,01), a HOMA-IR 30%-kal esett vissza (p<0,05).
• Mikrobiota:
  • Az AceCel a 4. hétre tízszeresére növelte a B. thetaiotaomicron számát, és gátolta aFirmicutes szaporodását.
  • A gnotobiotikus kísérletek megerősítették, hogy a B. thetaiotaomicron nélkül az AceCel hatása elvész, ami kiemeli e faj kritikus szerepét.

• SCFA és acetát anion:

  • A széklet acetátszintje 40%-kal emelkedett (p<0,01), de a szisztémás koncentrációk csökkentek, ami fokozott bakteriális felvételre utal.

• Májmetabolizmus:

  • A transzkriptomika a Gck és Pklr (glikolitikus enzimek) expressziójának csökkenését, valamint a Cpt1a és Ppara (zsírok β-oxidációja) expressziójának növekedését mutatta.
  • A máj lipidprofilt a trigliceridek 35%-os csökkenése jellemezte (p<0,05).

„Az AceCel egy új módszert mutat be nemcsak a mikrobiota táplálására, hanem arra is, hogy az „ellopja” a szénhidrátokat a gazdaszervezettől, és ezáltal átirányítsa az energiaegyensúlyt” – jegyzi meg Dr. Takeuchi.

Biztonság és kilátások

• A kísérleti adatok nem mutattak ki gyulladásos választ a bélben vagy a májban, és nem változtatták meg a szervfunkciós paramétereket (ALT, AST).
• Következő lépések: humán klinikai vizsgálatok a tolerálhatóság, a mikrobiotára és a szénhidrát-anyagcserére gyakorolt hatások felmérésére.
• A készítmény optimalizálása: az acetilezési szint, a frakcióméret és a probiotikumokkal való kombináció ( B. thetaiotaomikron fogyasztás?) további vizsgálatok tárgyát képezi.

A cikkben a szerzők több fontos megjegyzést tesznek:

• A mechanizmus szelektivitása
  „Az AceCel egyedülálló prebiotikus hatást mutat: ahelyett, hogy egy széles mikrobacsoportot táplálna, a Bacteroides thetaiotaomicron egy specifikus törzsét választja ki, a szénhidrátokat a gazdaszervezetből a mikrobiális anyagcserébe irányítva át” – jegyzi meg Dr. Tadashi Takeuchi, a tanulmány vezető szerzője.

• A mikrobiota szerepe, mint „versenyző”
  „Gnotobiotikus kísérleteink egyértelműen kimutatták, hogy a B. thetaiotaomicron nélkül az AceCel nem működik. Ez rávilágít arra, hogy a prebiotikumok a bélben a tápanyagokért folytatott verseny fokozásával fejthetik ki hatásukat” – magyarázza Dr. Ikeda, a tanulmány társszerzője.

• Potenciális hatás emberekre
  „Bár egereken erős hatást tapasztaltunk, fontos az AceCel tolerálhatóságának és metabolikus dinamikájának vizsgálata emberekben is” – mondja Dr. Sato. „A következő klinikai vizsgálatoknak magukban kell foglalniuk a betegek mikrobiotájának és metabolomikájának mélyreható elemzését.”

• Biztonságosság
  „Preklinikai modelljeinkben nem volt bizonyíték gyulladásra vagy szövetkárosodásra a belekben vagy a májban, ami indokolttá teszi az emberi vizsgálatok megkezdését” – teszi hozzá Dr. Nakamoto.

Ezek a megjegyzések rávilágítanak arra, hogy az AceCel egy ígéretes, következő generációs prebiotikum, de klinikai alkalmazásához gondosan meg kell vizsgálni a biztonságosságát és a hatásmechanizmusait emberekben.

Az AceCel utat nyit a prebiotikumok új generációja előtt, amelyek nemcsak a hasznos baktériumok stimulálásával hatnak, hanem a tápanyag-szubsztrátok versenyképes megkötésével is, megnyitva a lehetőséget a precíziós mikrobiális tápanyagterápia számára az elhízás és a metabolikus szindróma kezelésében.