Мікробіота як тренер: бактерії, які вирощували м'язові волокна

У журналі Scientific Reports було опубліковано дослідження, в якому вчені «перезібрали» мікробіоту мишей та виявили специфічні кишкові бактерії, які можуть значно покращити силові показники та склад м’язів. Після пересадки людської мікрофлори мишам та подальшого тестування кандидатів автори ідентифікували два види – Lactobacillus johnsonii та Limosilactobacillus reuteri. Тривале введення цих бактерій старіючим мишам покращило результати силових тестів, збільшило масу скелетних м’язів та площу поперечного перерізу м’язових волокон, а на молекулярному рівні збільшило експресію міорегенеративних маркерів FST (фолістатин) та IGF-1. Робота була опублікована 18 серпня 2025 року.

Передумови дослідження

Саркопенія — вікове зниження сили та якості скелетних м'язів — збільшує ризик падінь, інвалідності та смертності. Класичні втручання (тренування з обтяженнями, достатнє споживання білка) працюють, але ефект обмежений у багатьох людей похилого віку, тому увага переключається на нові цілі, включаючи кишковий мікробіом. Накопичення доказів пов'язує склад мікробіоти з метаболізмом та функцією м'язів і навіть свідчить про те, що прийом пробіотиків може дещо покращити силу та фізичну продуктивність, хоча результати в різних дослідженнях неоднозначні.

Ідея «осі кишечник-м'язи» ґрунтується на кількох механізмах: коротколанцюгові жирні кислоти, синтезовані мікробами, впливають на енергетичний метаболізм м'язів; мікробіота модулює запалення та цілісність кишкового бар'єра; а сигнали росту та пластичності змінюються через нейроендокринні шляхи. Фізична активність, у свою чергу, також «реструктуризує» мікробний склад – двосторонній зв'язок. Це створює основу для пошуку штамів, які специфічно підтримують функцію м'язів у старіючих організмів.

Однак донедавна у нас було багато асоціацій і мало доказів причинно-наслідкового зв'язку на рівні конкретних бактерій. Нова стаття в Scientific Reports частково заповнює цю прогалину: автори спочатку пересадили людську мікробіоту мишам і показали, що її варіації по-різному впливають на силові тести, а потім функціонально протестували кандидатів і ідентифікували два ключові види: Lactobacillus johnsonii та Limosilactobacillus reuteri. Тривале введення цих штамів старіючим мишам збільшувало м'язову силу, масу та площу поперечного перерізу, а на рівні молекулярних маркерів – збільшувало експресію FST та IGF-1, що вказує на стимулюючий ріст ефект.

Практичний висновок поки що обережний: це переконливе доклінічні дослідження та крок до штамоспецифічних «антисаркопенічних» пробіотиків, але перенесення на людей вимагає рандомізованих досліджень з потужними кінцевими точками та механістичними біомаркерами. Поточні огляди підкреслюють потенціал лактобактерій як допоміжної терапії, а також необхідність стандартизації штамів, доз та тривалості лікування, перш ніж давати загальні рекомендації.

Як це було перевірено?

Спочатку дослідники «обнулили» кишкову флору 9-місячних мишей за допомогою антибіотиків і провели трансплантацію фекалій: протягом трьох місяців тваринам давали суміш фекалій від 10 здорових дорослих особин (донорів без хронічних захворювань і без нещодавнього прийому антибіотиків/пробіотиків). Силу та спритність оцінювали за допомогою двох незалежних тестів: ротарод (час падіння з обертового стрижня) та дротяного підвісу (час утримання). Вже на цьому етапі стало зрозуміло, що різні бактеріальні профілі по-різному впливають на функцію м'язів. Порівняльний аналіз мікробіоти шлунково-кишкового тракту та фекалій показав, що склад у просвіті кишечника є більш різноманітним і точніше пов'язаний з показниками сили, ніж «фекальний зліпок». З набору різних видів статистично послідовно «спливали» L. johnsonii, L. reuteri та Turicibacter sanguinis; перші два автори обрали для функціонального тестування.

Далі, прямий експеримент на 12-місячних мишах: після короткочасної кишкової санації тваринам щодня протягом трьох місяців давали L. johnsonii, L. reuteri або їх комбінацію. Результатом стало збільшення часу на ротароді та суспензії вже з першого місяця у «бактеріальних» групах, причому комбінація давала найбільш виражену динаміку. Гістологічно поперечна площа волокон (камбалоподібного, литкового та довгого розгиначів пальців) була більшою, ніж у контролі; водночас маса тіла в цілому зменшилася, а м'язова маса збільшилася, що свідчить про покращення складу тіла. На рівні експресії мРНК фоллістатин у групі L. johnsonii майже подвоївся, IGF-1 також був вищим у всіх «бактеріальних» гілках.

Чому це може бути необхідним?

З віком сила та якість м'язів знижуються (саркопенія), а також зростає ризик падінь, переломів та втрати незалежності. Концепція «осі кишечник-м'язи» вже давно обговорюється, але тут ми представляємо прямі функціональні докази для конкретних штамів: L. johnsonii та L. reuteri не просто пов'язані з кращою продуктивністю, але й покращують силу та морфологію м'язів в експерименті. Автори припускають, що ефект може відбуватися одночасно кількома шляхами - від виробництва коротколанцюгових жирних кислот та модуляції мітохондріальної функції до регуляції шляхів росту м'язів (через FST/IGF-1).

Що нового в науці (і обережно — про «пігулку енергії»)

• Сам штам має значення. Ми говоримо не про «пробіотики загалом», а про два конкретні штами, незалежно підтверджені у двох різних поведінкових тестах та ідентифіковані за допомогою диференціального аналізу (DESeq2).
• Синергія в парі: Спільне введення L. johnsonii + L. reuteri призвело до найбільшого приросту як міцності, так і площі волокон, що натякає на потенційні багатоштамові формули.
• Кишечник важливіший за кал. «Портрет» шлунково-кишкової мікробіоти є більш інформативним, ніж зразки калу – практична підказка для майбутніх стратегій розробки.

Як це працює (гіпотези авторів)

В обговоренні дослідники пов'язали покращену функцію м'язів з:

• можлива нормалізація мітохондрій у м'язах (зменшення пошкодження цитохромом С у раніше описаних роботах для цих видів);
• збільшення вироблення коротколанцюгових жирних кислот, які покращують м'язовий анаболізм та метаболізм;
• активація шляхів, що стимулюють ріст – зростання FST (антагоніста міостатину) та IGF-1.
  Поєднання цих факторів може змістити баланс у бік більшої міцності та окислювального потенціалу волокон. Механізми потребують деталізації на рівнях «оміки» – метаболоміки, транскриптоміки, протеоміки.

Обережно, перш за все

Це модель на мишах; перенесення результатів "як є" на людей є передчасним. Автори прямо пишуть про необхідність тестування на людях - від органоїдів та моделей ex vivo до популяційних та клінічних випробувань. Важливо також, що ефект залежав від тривалого введення (місяці), а початкові зміни мікробіоти у тварин були досягнуті шляхом агресивної санітарії - це не те, чим ми займаємося в клініці. Нарешті, третій часто "супутник" вид Turicibacter sanguinis у цій роботі не пройшов функціональної валідації, хоча його збагачення послідовно збігалося зі збільшенням міцності - можлива мішень для майбутніх експериментів.

Що це означає «на практиці» сьогодні?

• «Будь-які пробіотичні» добавки не є рівноцінними добавкам з L. johnsonii та L. reuteri – склад продуктів у реальному світі сильно відрізняється;
• шлях до «антисаркопенічного» пробіотика вимагає рандомізованих контрольованих досліджень на людях з кінцевими точками сили (силовий хват динамометра, тест вставати та йти, швидкість ходьби), морфометрією м’язів та метаболічними маркерами;
• Якщо гіпотеза підтвердиться, ціль очевидна: старші вікові групи, пацієнти з ризиком саркопенії/ослаблення після іммобілізації та спортсмени на етапах реабілітації. Наразі це цікаве доклінічні дослідження та основа для ретельно розроблених випробувань.

Джерело: Ahn JS., Kim HM., Han EJ., Hong ST., Chung HJ. Відкриття кишкових мікроорганізмів, що впливають на покращення м'язової сили. Scientific Reports. 2025;15:30179. https://doi.org/10.1038/s41598-025-15222-2