Ακετυλιωμένη κυτταρίνη: ένα νέο πρεβιοτικό κατά της αύξησης βάρους μέσω της μικροχλωρίδας

Επιστήμονες από το RIKEN, σε συνεργασία με ομάδες από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο και το Πανεπιστήμιο του Κιότο με επικεφαλής τον Δρ. Tadashi Takeuchi, δημοσίευσαν στο Cell Metabolism την πρώτη ολοκληρωμένη αξιολόγηση της ακετυλιωμένης κυτταρίνης (AceCel) ως πρεβιοτικού που μπορεί να περιορίσει σημαντικά την αύξηση βάρους σε ποντίκια μέσω της τροποποίησης της εντερικής μικροχλωρίδας και του μεταβολισμού των θρεπτικών συστατικών.

Γιατί AceCel;

Τα παραδοσιακά πρεβιοτικά (ινουλίνη, ολιγοφρουκτόζη) τροφοδοτούν ένα ευρύ φάσμα βακτηρίων, αλλά όχι επιλεκτικά. Το AceCel είναι κυτταρίνη στην οποία ακετυλο-υποκαταστάτες συνδέονται ομοιοπολικά με το 1/3 των υδροξυλομάδων, δημιουργώντας ένα υπόστρωμα μόνο για συγκεκριμένα ερμηνευτικά βακτήρια, κυρίως Bacteroides thetaiotaomicron, ικανά να διασπούν ακετυλιωμένους δεσμούς.

Πειραματικός σχεδιασμός

1. Σύνθεση διατροφής: Ποντίκια σε δίαιτα 60% λιπαρών (μοντέλο DIO) έλαβαν συμπληρώματα είτε με 5% AceCel, είτε με ισομοριακό μη επεξεργασμένο κυτταρινικό πληρωτικό, είτε χωρίς πρόσθετα.
2. Παρακολούθηση βάρους και μεταβολισμού: Το σωματικό βάρος, η διατροφική συμπεριφορά, η OGTT και οι μετρήσεις αντίστασης στην ινσουλίνη παρακολουθήθηκαν για 8 εβδομάδες.
3. Μικροβίωμα: Αλληλούχιση 16S rRNA κοπράνων στις 2, 4 και 8 εβδομάδες.
4. Μηχανισμός: Αγνωστοβιοτικά ποντίκια που στερούνταν μικροχλωρίδας αποικίστηκαν στη συνέχεια με B. thetaiotaomicron, με και χωρίς AceCel.
5. Μεταβολομική και μεταγραφομική ήπατος και εντέρου: μέτρηση λιπαρών οξέων βραχείας αλυσίδας (SCFA), οξικού οξέος και μεταγραφών βασικών γονιδίων που εμπλέκονται στον μεταβολισμό των υδατανθράκων και των λιπιδίων.

Βασικά Αποτελέσματα

• Περιορισμός της αύξησης βάρους: Σε διάστημα 8 εβδομάδων, τα ποντίκια που έλαβαν AceCel κέρδισαν μόνο το 8% του σωματικού τους βάρους, σε σύγκριση με το 30% των ποντικών ελέγχου και το 28% των ποντικών που έλαβαν κανονική κυτταρίνη.
• Βελτίωση του γλυκαιμικού προφίλ: Η AUC μειώθηκε κατά 25% (p<0,01), η HOMA-IR μειώθηκε κατά 30% (p<0,05).
• Μικροβίωμα:
  • Το AceCel προκάλεσε δεκαπλάσια αύξηση στο B. thetaiotaomicron μέχρι την 4η εβδομάδα και ανέστειλε την ανάπτυξη των Firmicutes.
  • Τα γνοτοβιωτικά πειράματα επιβεβαίωσαν ότι χωρίς το B. thetaiotaomicron η επίδραση του AceCel χάνεται, υπογραμμίζοντας τον κρίσιμο ρόλο αυτού του είδους.

• SCFA και οξικό ανιόν:

  • Τα επίπεδα οξικού άλατος στα κόπρανα αυξήθηκαν κατά 40% (p<0,01), αλλά οι συστηματικές συγκεντρώσεις μειώθηκαν, υποδεικνύοντας αυξημένη βακτηριακή πρόσληψη.

• Ηπατικός μεταβολισμός:

  • Η μεταγραφωμική ανάλυση έδειξε μείωση στην έκφραση των Gck και Pklr (γλυκολυτικά ένζυμα) και αύξηση των Cpt1a και Ppara (β-οξείδωση των λιπών).
  • Το λιπιδαιμικό προφίλ του ήπατος χαρακτηρίστηκε από μείωση των τριγλυκεριδίων κατά 35% (p<0,05).

«Το AceCel καταδεικνύει έναν νέο τρόπο όχι μόνο να θρέψει το μικροβίωμα, αλλά και να το κάνει να «κλέβει» υδατάνθρακες από τον ξενιστή και έτσι να ανακατευθύνει το ενεργειακό ισοζύγιο», σχολιάζει ο Δρ. Takeuchi.

Ασφάλεια και Προοπτικές

• Τα πειραματικά δεδομένα δεν αποκάλυψαν φλεγμονώδη απόκριση στο έντερο ή στο ήπαρ και δεν άλλαξαν τις παραμέτρους λειτουργίας των οργάνων (ALT, AST).
• Επόμενα βήματα: κλινικές μελέτες σε ανθρώπους για την αξιολόγηση της ανεκτικότητας, των επιδράσεων στο μικροβίωμα και στον μεταβολισμό των υδατανθράκων.
• Βελτιστοποίηση της παρασκευής: το επίπεδο ακετυλίωσης, το μέγεθος του κλάσματος και ο συνδυασμός με προβιοτικά ( κατανάλωση B. thetaiotaomicron;) υπόκεινται σε περαιτέρω διερεύνηση.

Στο άρθρο, οι συγγραφείς κάνουν ορισμένα βασικά σχόλια:

• Επιλεκτικότητα του μηχανισμού
  «Το AceCel παρουσιάζει μια μοναδική πρεβιοτική δράση: αντί να τροφοδοτεί μια ευρεία ομάδα μικροβίων, επιλέγει ένα συγκεκριμένο στέλεχος του Bacteroides thetaiotaomicron, ανακατευθύνοντας τους υδατάνθρακες από τον ξενιστή στον μικροβιακό μεταβολισμό», σημειώνει ο Δρ. Tadashi Takeuchi, κύριος συγγραφέας της μελέτης.

• Ο Ρόλος της Μικροβιακής Ζωής ως «Ανταγωνιστή»
  «Τα γνωτοβιωτικά μας πειράματα έδειξαν σαφώς ότι χωρίς το B. thetaiotaomicron, το AceCel δεν λειτουργεί. Αυτό υπογραμμίζει ότι τα πρεβιοτικά μπορεί να δρουν ενισχύοντας τον ανταγωνισμό για θρεπτικά συστατικά στο έντερο», εξηγεί ο συν-συγγραφέας Δρ. Ikeda.

• Δυνατότητα για τον άνθρωπο
  «Ενώ βλέπουμε μια ισχυρή επίδραση σε ποντίκια, είναι σημαντικό να ελέγξουμε την ανεκτικότητα και τη μεταβολική δυναμική του AceCel στους ανθρώπους», λέει ο Δρ. Sato. «Οι επόμενες κλινικές δοκιμές θα πρέπει να περιλαμβάνουν εις βάθος ανάλυση της μικροχλωρίδας και της μεταβολομικής των ασθενών».

• Ασφάλεια
  «Δεν υπήρχαν ενδείξεις φλεγμονής ή βλάβης των ιστών στα έντερα ή στο ήπαρ στα προκλινικά μας μοντέλα, γεγονός που παρέχει μια λογική βάση για να προχωρήσουμε σε δοκιμές σε ανθρώπους», προσθέτει ο Δρ. Νακαμότο.

Αυτά τα σχόλια υπογραμμίζουν ότι το AceCel είναι ένα πολλά υποσχόμενο πρεβιοτικό επόμενης γενιάς, αλλά η κλινική του μετάφραση απαιτεί προσεκτική αξιολόγηση της ασφάλειας και των μηχανισμών δράσης στους ανθρώπους.

Το AceCel ανοίγει τον δρόμο για μια νέα γενιά πρεβιοτικών που δρουν όχι μόνο διεγείροντας τα ωφέλιμα βακτήρια αλλά και δεσμεύοντας ανταγωνιστικά θρεπτικά υποστρώματα, ανοίγοντας την προοπτική ακριβούς μικροβιακής-θρεπτικής θεραπείας για την παχυσαρκία και το μεταβολικό σύνδρομο.