Celuloză acetilată: un nou prebiotic împotriva creșterii în greutate prin intermediul microbiotei

Oamenii de știință de la RIKEN, în colaborare cu grupuri de la Universitatea din Tokyo și Universitatea din Kyoto, conduse de Dr. Tadashi Takeuchi, au publicat în Cell Metabolism prima evaluare cuprinzătoare a celulozei acetilate (AceCel) ca prebiotic ce poate limita semnificativ creșterea în greutate la șoareci prin modularea microbiotei intestinale și a metabolismului nutrienților.

De ce AceCel?

Prebioticele tradiționale (inulină, oligofructoză) hrănesc o gamă largă de bacterii, dar nu selectiv. AceCel este celuloză de care substituenții acetilici sunt atașați covalent la 1/3 din grupările hidroxil, creând un substrat doar pentru bacterii hermeneutice specifice, în principal Bacteroides thetaiotaomicron, capabile să scindeze legăturile acetilate.

Design experimental

1. Compoziția dietei: Șoarecii cu o dietă de 60% grăsimi (model DIO) au fost suplimentați fie cu 5% AceCel, fie cu umplutură echimolară de celuloză netratată, fie fără aditivi.
2. Monitorizarea greutății și a metabolismului: greutatea corporală, comportamentul alimentar, OGTT și măsurătorile rezistenței la insulină au fost monitorizate timp de 8 săptămâni.
3. Microbiota: secvențierea ARNr 16S a fecalelor la 2, 4 și 8 săptămâni.
4. Mecanism: Șoarecii gnotobiotici lipsiți de microbiotă au fost apoi colonizați cu B. thetaiotaomicron, cu și fără AceCel.
5. Metabolomică și transcriptomică hepatică și intestinală: măsurarea acizilor grași cu lanț scurt (SCFA), acetatului și a transcrierilor genelor cheie implicate în metabolismul carbohidraților și lipidelor.

Rezultate cheie

• Limitarea creșterii în greutate: Pe parcursul a 8 săptămâni, șoarecii care au primit AceCel au câștigat doar 8% din greutatea corporală, comparativ cu 30% la grupul de control și 28% la grupul care a primit celuloză obișnuită.
• Îmbunătățirea profilului glicemic: ASC a scăzut cu 25% (p<0,01), HOMA-IR a scăzut cu 30% (p<0,05).
• Microbiota:
  • AceCel a indus o creștere de 10 ori a B. thetaiotaomicron până în săptămâna 4 și a inhibat creșterea Firmicutes.
  • Experimentele gnotobiotice au confirmat că, fără B. thetaiotaomicron, efectul AceCel se pierde, subliniind rolul critic al acestei specii.

• AGCC și anion acetat:

  • Nivelurile de acetat în materiile fecale au crescut cu 40% (p<0,01), dar concentrațiile sistemice au scăzut, indicând o absorbție bacteriană crescută.

• Metabolismul hepatic:

  • Transcriptomica a arătat o scădere a expresiei Gck și Pklr (enzime glicolitice) și o creștere a Cpt1a și Ppara (β-oxidarea grăsimilor).
  • Profilul lipidic hepatic a fost caracterizat printr-o scădere cu 35% a trigliceridelor (p<0,05).

„AceCel demonstrează o nouă modalitate nu doar de a hrăni microbiota, ci de a o face să «fure» carbohidrați de la gazdă și, prin urmare, să redirecționeze echilibrul energetic”, comentează Dr. Takeuchi.

Siguranță și perspective

• Datele experimentale nu au evidențiat un răspuns inflamator la nivelul intestinului sau ficatului și nu au modificat parametrii funcției organelor (ALT, AST).
• Următorii pași: studii clinice pe oameni pentru a evalua tolerabilitatea, efectele asupra microbiotei și metabolismului carbohidraților.
• Optimizarea preparării: nivelul de acetilare, dimensiunea fracției și combinația cu probiotice ( consumul de B. thetaiotaomicron?) fac obiectul unor investigații suplimentare.

În articol, autorii fac câteva comentarii cheie:

• Selectivitatea mecanismului
  „AceCel prezintă un efect prebiotic unic: în loc să hrănească un grup larg de microbi, acesta selectează o tulpină specifică de Bacteroides thetaiotaomicron, redirecționând carbohidrații de la gazdă către metabolismul microbian”, notează Dr. Tadashi Takeuchi, autorul principal al studiului.

• Rolul microbiotei ca „concurent”
  „Experimentele noastre gnotobiotice au arătat clar că, fără B. thetaiotaomicron, AceCel nu funcționează. Acest lucru evidențiază faptul că prebioticele pot acționa prin creșterea concurenței pentru nutrienți în intestin”, explică co-autorul Dr. Ikeda.

• Potențial pentru oameni
  „Deși observăm un efect puternic la șoareci, este important să testăm tolerabilitatea și dinamica metabolică a AceCel la oameni”, spune Dr. Sato. „Următoarele studii clinice ar trebui să includă o analiză aprofundată a microbiotei și metabolomicii pacienților.”

• Siguranță
  „În modelele noastre preclinice nu au existat dovezi de inflamație sau afectare a țesuturilor la nivelul intestinelor sau ficatului, ceea ce oferă o justificare pentru trecerea la studiile pe oameni”, adaugă Dr. Nakamoto.

Aceste comentarii evidențiază faptul că AceCel este un prebiotic promițător de generație următoare, însă traducerea sa clinică necesită o evaluare atentă a siguranței și a mecanismelor de acțiune la om.

AceCel deschide calea pentru o nouă generație de prebiotice care acționează nu doar prin stimularea bacteriilor benefice, ci și prin captarea competitivă a substraturilor nutritive, deschizând perspectiva terapiei microbiene și nutrienților de precizie pentru obezitate și sindromul metabolic.