Acetylovaná celulóza: nové prebiotikum proti přibírání na váze prostřednictvím mikrobioty

Vědci z RIKEN ve spolupráci se skupinami z Tokijské univerzity a Kjótské univerzity pod vedením Dr. Tadashiho Takeuchiho publikovali v časopise Cell Metabolism první komplexní hodnocení acetylované celulózy (AceCel) jako prebiotika, které může významně omezit přibývání na váze u myší prostřednictvím modulace střevní mikrobioty a metabolismu živin.

Proč AceCel?

Tradiční prebiotika (inulin, oligofruktóza) vyživují širokou škálu bakterií, ale ne selektivně. AceCel je celulóza, ke které jsou acetylové substituenty kovalentně vázány na 1/3 hydroxylových skupin, čímž vzniká substrát pouze pro specifické hermeneutické bakterie, zejména Bacteroides thetaiotaomicron, schopné štěpit acetylované vazby.

Experimentální návrh

1. Složení stravy: Myším na 60% tučné dietě (model DIO) byl podáván buď 5% AceCel, ekvimolární neupravená celulózová plniva, nebo žádné přísady.
2. Monitorování hmotnosti a metabolismu: tělesná hmotnost, stravovací návyky, OGTT a měření inzulínové rezistence byly sledovány po dobu 8 týdnů.
3. Mikrobiota: Sekvenování 16S rRNA stolice ve 2, 4 a 8 týdnech.
4. Mechanismus: Gnotobiotické myši zbavené mikrobioty byly následně kolonizovány B. thetaiotaomicron, s AceCelem a bez něj.
5. Metabolomika a transkriptomika jater a střev: měření mastných kyselin s krátkým řetězcem (SCFA), acetátu a transkriptů klíčových genů zapojených do metabolismu sacharidů a lipidů.

Klíčové výsledky

• Omezení přírůstku hmotnosti: Během 8 týdnů myši užívající AceCel přibraly pouze 8 % své tělesné hmotnosti, ve srovnání s 30 % u kontrolní skupiny a 28 % u běžné celulózy.
• Zlepšení glykemického profilu: AUC se snížila o 25 % (p<0,01), HOMA-IR se snížila o 30 % (p<0,05).
• Mikrobiota:
  • AceCel indukoval 10násobný nárůst B. thetaiotaomicron do 4. týdne a inhiboval růst Firmicutes.
  • Gnotobiotické experimenty potvrdily, že bez B. thetaiotaomicron se účinek AceCelu ztrácí, což zdůrazňuje klíčovou roli tohoto druhu.

• SCFA a acetátový anion:

  • Hladiny acetátu ve stolici se zvýšily o 40 % (p<0,01), ale systémové koncentrace se snížily, což naznačuje zvýšené bakteriální vychytávání.

• Jaterní metabolismus:

  • Transkriptomické vyšetření ukázalo snížení exprese Gck a Pklr (glykolytických enzymů) a zvýšení Cpt1a a Ppara (β-oxidace tuků).
  • Lipidový profil jater byl charakterizován 35% poklesem triglyceridů (p<0,05).

„AceCel demonstruje nový způsob, jak mikrobiotu nejen krmit, ale také ji přimět ‚ukrást‘ sacharidy hostiteli a tím přesměrovat energetickou bilanci,“ komentuje Dr. Takeuchi.

Bezpečnost a vyhlídky

• Experimentální data neodhalila zánětlivou reakci ve střevě ani v játrech a nezměnila parametry orgánových funkcí (ALT, AST).
• Další kroky: klinické studie na lidech k posouzení snášenlivosti, vlivu na mikrobiotu a metabolismus sacharidů.
• Optimalizace přípravy: úroveň acetylace, velikost frakce a kombinace s probiotiky ( konzumace B. thetaiotaomicron?) jsou předmětem dalšího zkoumání.

V článku autoři uvádějí několik klíčových poznámek:

• Selektivita mechanismu
  „AceCel vykazuje jedinečný prebiotický účinek: místo krmení široké skupiny mikrobů vybírá specifický kmen Bacteroides thetaiotaomicron, čímž přesměruje sacharidy z hostitele na mikrobiální metabolismus,“ poznamenává Dr. Tadashi Takeuchi, hlavní autor studie.

• Role mikrobioty jako „konkurence“
  „Naše gnotobiotické experimenty jasně ukázaly, že bez B. thetaiotaomicron AceCel nefunguje. To zdůrazňuje, že prebiotika mohou působit tak, že zvyšují konkurenci o živiny ve střevě,“ vysvětluje spoluautor Dr. Ikeda.

• Potenciál pro lidi
  „I když u myší pozorujeme silný účinek, je důležité otestovat snášenlivost a metabolickou dynamiku AceCelu u lidí,“ říká Dr. Sato. „Další klinické studie by měly zahrnovat hloubkovou analýzu mikrobioty a metabolomiky pacientů.“

• Bezpečnost
  „V našich preklinických modelech nebyly zjištěny žádné známky zánětu ani poškození tkáně ve střevech ani v játrech, což je důvodem pro pokračování v klinických studiích na lidech,“ dodává Dr. Nakamoto.

Tyto komentáře zdůrazňují, že AceCel je slibné prebiotikum nové generace, ale jeho klinické využití vyžaduje pečlivé vyhodnocení bezpečnosti a mechanismů účinku u lidí.

AceCel připravuje půdu pro novou generaci prebiotik, která působí nejen stimulací prospěšných bakterií, ale také kompetitivním zachycením živinových substrátů, což otevírá perspektivu přesné mikrobiálně-nutriční terapie obezity a metabolického syndromu.