Acetilirana celuloza: novi prebiotik protiv debljanja putem mikrobiote

Znanstvenici iz RIKEN-a, u suradnji s grupama sa Sveučilišta u Tokiju i Sveučilišta u Kyotu, predvođenim dr. Tadashijem Takeuchijem, objavili su u časopisu Cell Metabolism prvu sveobuhvatnu procjenu acetilirane celuloze (AceCel) kao prebiotika koji može značajno ograničiti debljanje miševa modulacijom crijevne mikrobiote i metabolizma hranjivih tvari.

Zašto AceCel?

Tradicionalni prebiotici (inulin, oligofruktoza) hrane širok raspon bakterija, ali ne selektivno. AceCel je celuloza na koju su acetilni supstituenti kovalentno vezani na 1/3 hidroksilnih skupina, stvarajući supstrat samo za specifične hermeneutičke bakterije, uglavnom Bacteroides thetaiotaomicron, sposobne cijepati acetilirane veze.

Eksperimentalni dizajn

1. Sastav prehrane: Miševi na prehrani s 60% masti (DIO model) dobivali su ili 5% AceCela, ekvimolarno netretirano celulozno punilo ili bez dodataka.
2. Praćenje težine i metabolizma: tjelesna težina, prehrambene navike, OGTT i mjerenja inzulinske rezistencije praćeni su tijekom 8 tjedana.
3. Mikrobiota: Sekvenciranje 16S rRNA fecesa nakon 2, 4 i 8 tjedana.
4. Mehanizam: Gnotobiotski miševi lišeni mikrobiote zatim su kolonizirani s B. thetaiotaomicron, sa i bez AceCela.
5. Metabolomika i transkriptomika jetre i crijeva: mjerenje kratkolančanih masnih kiselina (SCFA), acetata i transkripata ključnih gena uključenih u metabolizam ugljikohidrata i lipida.

Ključni rezultati

• Ograničavanje debljanja: Tijekom 8 tjedana, miševi na AceCelu dobili su samo 8% svoje tjelesne težine, u usporedbi s 30% na kontrolnoj skupini i 28% na običnoj celulozi.
• Poboljšanje glikemijskog profila: AUC se smanjio za 25% (p<0,01), HOMA-IR se smanjio za 30% (p<0,05).
• Mikrobiota:
  • AceCel je izazvao 10-struko povećanje B. thetaiotaomicron do 4. tjedna i inhibirao rast Firmicutes.
  • Gnotobiotički eksperimenti potvrdili su da se bez B. thetaiotaomicron gubi učinak AceCela, što ističe ključnu ulogu ove vrste.

• SCFA i acetatni anion:

  • Razina acetata u stolici porasla je za 40% (p<0,01), ali su se sistemske koncentracije smanjile, što ukazuje na povećanu bakterijsku apsorpciju.

• Hepatički metabolizam:

  • Transkriptomika je pokazala smanjenje ekspresije Gck i Pklr (glikolitičkih enzima) te povećanje Cpt1a i Ppara (β-oksidacija masti).
  • Profil lipida u jetri karakteriziralo je 35%-tno smanjenje triglicerida (p<0,05).

„AceCel pokazuje novi način ne samo hranjenja mikrobiote, već i njenog 'kradenja' ugljikohidrata od domaćina i time preusmjeravanja energetske ravnoteže“, komentira dr. Takeuchi.

Sigurnost i izgledi

• Eksperimentalni podaci nisu otkrili upalni odgovor u crijevima ili jetri i nisu promijenili parametre funkcije organa (ALT, AST).
• Sljedeći koraci: kliničke studije na ljudima za procjenu podnošljivosti, učinaka na mikrobiotu i metabolizam ugljikohidrata.
• Optimizacija pripreme: razina acetilacije, veličina frakcije i kombinacija s probioticima ( konzumacija B. thetaiotaomicrona?) predmet su daljnjeg istraživanja.

U članku autori iznose nekoliko ključnih komentara:

• Selektivnost mehanizma
  „AceCel pokazuje jedinstveni prebiotički učinak: umjesto hranjenja široke skupine mikroba, odabire specifični soj Bacteroides thetaiotaomicron, preusmjeravajući ugljikohidrate iz domaćina u mikrobni metabolizam“, napominje dr. Tadashi Takeuchi, glavni autor studije.

• Uloga mikrobiote kao 'konkurenta'
  „Naši gnotobiotički eksperimenti jasno su pokazali da bez B. thetaiotaomicron, AceCel ne djeluje. To naglašava da prebiotici mogu djelovati pojačavanjem konkurencije za hranjive tvari u crijevima“, objašnjava koautor dr. Ikeda.

• Potencijal za ljude
  „Iako vidimo snažan učinak kod miševa, važno je testirati podnošljivost i metaboličku dinamiku AceCela kod ljudi“, kaže dr. Sato. „Sljedeća klinička ispitivanja trebala bi uključivati dubinsku analizu mikrobiote i metabolomike pacijenata.“

• Sigurnost
  „U našim predkliničkim modelima nije bilo dokaza o upali ili oštećenju tkiva u crijevima ili jetri, što pruža opravdanje za prelazak na ljudska ispitivanja“, dodaje dr. Nakamoto.

Ovi komentari ističu da je AceCel obećavajući prebiotik sljedeće generacije, ali njegova klinička primjena zahtijeva pažljivu procjenu sigurnosti i mehanizama djelovanja kod ljudi.

AceCel utire put novoj generaciji prebiotika koji djeluju ne samo stimulirajući korisne bakterije već i kompetitivnim hvatanjem hranjivih supstrata, otvarajući mogućnost precizne mikrobno-nutritivne terapije za pretilost i metabolički sindrom.