Ацетильована целюлоза: новий пребіотик проти збільшення ваги через мікробіоту

Вчені з RIKEN, у співпраці з групами з Токійського університету та Кіотського університету під керівництвом доктора Тадаші Такеучі, опублікували в журналі Cell Metabolism першу комплексну оцінку ацетильованої целюлози (AceCel) як пребіотика, який може значно обмежити збільшення ваги у мишей шляхом модуляції кишкової мікробіоти та метаболізму поживних речовин.

Чому саме AceCel?

Традиційні пребіотики (інулін, олігофруктоза) живлять широкий спектр бактерій, але не вибірково. AceCel – це целюлоза, до якої ацетильні замісники ковалентно приєднані до 1/3 гідроксильних груп, створюючи субстрат лише для певних герменевтичних бактерій, головним чином Bacteroides thetaiotaomicron, здатних розщеплювати ацетильовані зв'язки.

Експериментальний дизайн

1. Склад раціону: Мишам на дієті з 60% жиру (модель DIO) доповнювали або 5% AceCel, еквімолярним необробленим целюлозним наповнювачем, або не давали жодних добавок.
2. Моніторинг ваги та метаболізму: протягом 8 тижнів контролювали масу тіла, харчову поведінку, ОГТТ та вимірювання інсулінорезистентності.
3. Мікробіота: секвенування 16S рРНК фекалій через 2, 4 та 8 тижнів.
4. Механізм: Гнотобіотичних мишей, позбавлених мікробіоти, потім колонізували B. thetaiotaomicron, з AceCel та без нього.
5. Метаболоміка та транскриптоміка печінки та кишечника: вимірювання коротколанцюгових жирних кислот (КЛЖК), ацетату та транскриптів ключових генів, що беруть участь у вуглеводному та ліпідному обміні.

Ключові результати

• Обмеження збільшення ваги: Протягом 8 тижнів миші, які отримували AceCel, набрали лише 8% своєї маси тіла порівняно з 30% у контрольній групі та 28% у групі, яка отримувала звичайну целюлозу.
• Покращення глікемічного профілю: AUC знизилася на 25% (p<0,01), HOMA-IR знизився на 30% (p<0,05).
• Мікробіота:
  • AceCel індукував 10-кратне збільшення кількості B. thetaiotaomicron до 4-го тижня та пригнічував ріст Firmicutes.
  • Гнотобіотичні експерименти підтвердили, що без B. thetaiotaomicron ефект AceCel втрачається, що підкреслює критичну роль цього виду.

• SCFA та ацетат-аніон:

  • Рівень ацетату у фекаліях збільшився на 40% (p<0,01), але системні концентрації знизилися, що свідчить про збільшення поглинання бактеріями.

• Печінковий метаболізм:

  • Транскриптоміка показала зниження експресії Gck та Pklr (гліколітичних ферментів) та збільшення Cpt1a та Ppara (β-окислення жирів).
  • Ліпідний профіль печінки характеризувався зниженням рівня тригліцеридів на 35% (p<0,05).

«AceCel демонструє новий спосіб не лише годувати мікробіоту, а й змушувати її «красти» вуглеводи у хазяїна та тим самим перенаправляти енергетичний баланс», – коментує доктор Такеучі.

Безпека та перспективи

• Експериментальні дані не виявили запальної реакції в кишечнику чи печінці та не змінили показників функції органів (АЛТ, АСТ).
• Наступні кроки: клінічні дослідження на людях для оцінки переносимості, впливу на мікробіоту та вуглеводний обмін.
• Оптимізація приготування: рівень ацетилювання, розмір фракції та комбінація з пробіотиками ( споживання B. thetaiotaomicron?) є предметом подальшого дослідження.

У статті автори роблять кілька ключових зауважень:

• Селективність механізму
  «AceCel демонструє унікальний пребіотичний ефект: замість того, щоб годувати широку групу мікробів, він вибирає певний штам Bacteroides thetaiotaomicron, перенаправляючи вуглеводи від хазяїна до мікробного метаболізму», – зазначає доктор Тадаші Такеучі, старший автор дослідження.

• Роль мікробіоти як «конкурента»
  «Наші гнотобіотичні експерименти чітко показали, що без B. thetaiotaomicron AceCel не працює. Це підкреслює, що пребіотики можуть діяти, посилюючи конкуренцію за поживні речовини в кишечнику», – пояснює співавтор доктор Ікеда.

• Потенціал для людей
  «Хоча ми бачимо потужний ефект у мишей, важливо перевірити переносимість та метаболічну динаміку AceCel у людей», — каже доктор Сато. «Наступні клінічні випробування повинні включати поглиблений аналіз мікробіоти та метаболоміки пацієнтів».

• Безпека
  «У наших доклінічних моделях не було виявлено жодних ознак запалення чи пошкодження тканин кишечника чи печінки, що є обґрунтуванням для переходу до випробувань на людях», – додає доктор Накамото.

Ці коментарі підкреслюють, що AceCel є перспективним пребіотиком наступного покоління, але його клінічне застосування вимагає ретельної оцінки безпеки та механізмів дії у людей.

AceCel прокладає шлях для нового покоління пребіотиків, які діють не лише стимулюючи корисні бактерії, але й конкурентно захоплюючи поживні субстрати, відкриваючи перспективу прецизійної мікробно-нутрієнтної терапії ожиріння та метаболічного синдрому.