Atsetüülitud tselluloos: uus prebiootikum kaalutõusu vastu mikrobioota kaudu

RIKENi teadlased on koostöös Tokyo Ülikooli ja Kyoto Ülikooli rühmadega, mida juhib dr Tadashi Takeuchi, avaldanud ajakirjas Cell Metabolism esimese põhjaliku hinnangu atsetüülitud tselluloosi (AceCel) kohta prebiootikumina, mis võib hiirte kaalutõusu oluliselt piirata, moduleerides soolestiku mikrobiootat ja toitainete metabolismi.

Miks AceCel?

Traditsioonilised prebiootikumid (inuliin, oligofruktoos) toidavad laia bakterite spektrit, kuid mitte selektiivselt. AceCel on tselluloos, mille külge on atsetüülasendajad kovalentselt seotud 1/3 hüdroksüülrühmadega, luues substraadi ainult spetsiifilistele hermeneutiliste bakteritele, peamiselt Bacteroides thetaiotaomicron'ile, mis on võimelised lõhustama atsetüülitud sidemeid.

Eksperimentaalne disain

1. Dieedi koostis: 60% rasvasisaldusega dieedil olevatele hiirtele (DIO mudel) lisati kas 5% AceCeli, ekvimolaarset töötlemata tselluloostäiteainet või lisaaineid ei lisatud.
2. Kaalu ja ainevahetuse jälgimine: kehakaalu, toitumiskäitumist, OGTT-d ja insuliiniresistentsuse mõõtmisi jälgiti 8 nädala jooksul.
3. Mikrobioota: väljaheidete 16S rRNA sekveneerimine 2., 4. ja 8. nädalal.
4. Mehhanism: Mikrobiootast ilma jäetud gnotobiootilised hiired koloniseeriti seejärel B. thetaiotaomikroniga, koos AceCeliga ja ilma.
5. Maksa ja soolestiku metaboloomika ja transkriptoomika: lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA), atsetaadi ja süsivesikute ja lipiidide metabolismis osalevate võtmegeenide transkriptide mõõtmine.

Peamised tulemused

• Kaalutõusu piiramine: 8 nädala jooksul võtsid AceCeli saanud hiired juurde vaid 8% oma kehakaalust, võrreldes kontrollrühma 30%-ga ja tavalise tselluloosi saanud hiirte 28%-ga.
• Glükeemilise profiili paranemine: AUC vähenes 25% (p<0,01), HOMA-IR langes 30% (p<0,05).
• Mikrobioota:
  • AceCel indutseeris 4. nädalaks B. thetaiotaomikroni 10-kordse suurenemise ja pärssis Firmicutes'i kasvu.
  • Gnotobiootilised katsed kinnitasid, et ilma B. thetaiotaomikronita AceCeli toime kaob, mis rõhutab selle liigi kriitilist rolli.

• SCFA ja atsetaatanioon:

  • Rooja atsetaadi tase suurenes 40% (p<0,01), kuid süsteemne kontsentratsioon vähenes, mis viitab bakterite suurenenud omastamisele.

• Maksa ainevahetus:

  • Transkriptoomika näitas Gck ja Pklr (glükolüütilised ensüümid) ekspressiooni vähenemist ning Cpt1a ja Ppara (rasvade β-oksüdatsioon) ekspressiooni suurenemist.
  • Maksa lipiidide profiili iseloomustas triglütseriidide 35% vähenemine (p<0,05).

„AceCel demonstreerib uut viisi, kuidas mitte ainult mikrobiootat toita, vaid panna see peremeesorganismilt süsivesikuid „varastama“ ja seeläbi energia tasakaalu ümber suunama,“ kommenteerib dr Takeuchi.

Ohutus ja väljavaated

• Eksperimentaalsed andmed ei näidanud põletikulist reaktsiooni soolestikus ega maksas ega muutnud elundite funktsiooni parameetreid (ALAT, ASAT).
• Järgmised sammud: kliinilised uuringud inimestega talutavuse, mikrobiootale ja süsivesikute ainevahetusele avalduva mõju hindamiseks.
• Preparaadi optimeerimine: atsetüülimise tase, fraktsiooni suurus ja kombineerimine probiootikumidega ( B. thetaiotaomikroni tarbimine?) on edasiste uuringute objektiks.

Artiklis teevad autorid mitu olulist märkust:

• Mehhanismi selektiivsus
  „AceCelil on ainulaadne prebiootiline toime: laia mikroobide rühma toitmise asemel valib see välja spetsiifilise Bacteroides thetaiotaomicroni tüve, suunates süsivesikud peremeesorganismist mikroobide metabolismi,“ märgib uuringu vanemautor dr Tadashi Takeuchi.

• Mikrobioota roll „konkurendina”
  „Meie gnotobiootilised katsed näitasid selgelt, et ilma B. thetaiotaomikronita AceCel ei toimi. See rõhutab, et prebiootikumid võivad toimida, suurendades toitainete pärast konkurentsi soolestikus,” selgitab kaasautor dr Ikeda.

• Potentsiaal inimestele
  „Kuigi hiirtel on näha võimast toimet, on oluline testida AceCeli talutavust ja metaboolset dünaamikat inimestel,“ ütleb dr Sato. „Järgmised kliinilised uuringud peaksid hõlmama patsientide mikrobioota ja metaboloomika põhjalikku analüüsi.“

• Ohutus
  „Meie prekliinilistes mudelites ei täheldatud soolestikus ega maksas põletikku ega koekahjustusi, mis annab alust edasi liikuda inimestega tehtud uuringutega,“ lisab dr Nakamoto.

Need kommentaarid rõhutavad, et AceCel on paljutõotav järgmise põlvkonna prebiootikum, kuid selle kliiniline kasutamine nõuab ohutuse ja toimemehhanismide hoolikat hindamist inimestel.

AceCel sillutab teed uue põlvkonna prebiootikumidele, mis toimivad mitte ainult kasulike bakterite stimuleerimise, vaid ka toitainete konkureeriva sidumise teel, avades võimaluse täppis-mikroobse toitaineteraapia rakendamiseks rasvumise ja metaboolse sündroomi korral.