Ацетилированная целлюлоза: новый пребиотик против набора веса через микробиоту

Учёные из RIKEN в сотрудничестве с группами Токийского и Киотского университетов под руководством д-ра Тадаси Такеучи опубликовали в Cell Metabolism первую всестороннюю оценку ацетилированной целлюлозы (AceCel) как пребиотика, способного существенно ограничивать набор массы тела у мышей через модуляцию кишечной микробиоты и обмена питательных веществ.

Почему AceCel?

Традиционные пребиотики (инулин, олигофруктоза) питают широкий спектр бактерий, но не избирательно. AceCel — это целлюлоза, к которой на 1/3 гидроксильных групп ковалентно присоединены ацетильные заместители, создающие субстрат только для специфичных герменевтических бактерий, главным образом Bacteroides thetaiotaomicron, способных расщеплять ацетилированные связи.

Дизайн эксперимента

1. Состав корма: мыши на диете с 60 % жиров (DIO-модель) получали в дополнение либо 5 % AceCel, либо эквимолярный необработанный целлюлозный наполнитель, либо без добавок.
2. Контроль веса и метаболизма: за 8 недель мониторили массу тела, пищевое поведение, проводили ОГТТ и замеры инсулинорезистентности.
3. Микробиота: 16S рРНК-секвенирование фекалий через 2, 4 и 8 недель.
4. Механистика: гнотобиотические мыши, лишённые микробиоты, затем колонизированные B. thetaiotaomicron, с и без AceCel.
5. Метаболомика и транскриптомика печени и кишечника: измерение уровня короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), ацетата, а также транскриптов ключевых генов углеводного и жирового обмена.

Ключевые результаты

• Ограничение набора веса: За 8 недель мыши на AceCel прибавили лишь 8 % массы тела, тогда как контроль набрал 30 %, а обычная целлюлоза — 28 %.
• Улучшение гликемического профиля: Ареа под кривой ОГТТ снизилась на 25 % (p<0,01), HOMA-IR упал на 30 % (p<0,05).
• Микробиота:
  • AceCel индуцировал 10-кратное увеличение B. thetaiotaomicron к 4 неделе и сдерживал рост Firmicutes.
  • Гнотобиотические эксперименты подтвердили, что без B. thetaiotaomicron эффект AceCel теряется, подчёркивая критическую роль этого вида.

• SCFA и анион ацетата:

  • Фекальный уровень ацетата вырос на 40 % (p<0,01), но его системная концентрация снижалась, указывая на усиленное поглощение бактериями.

• Печёночный метаболизм:

  • Транскриптомика показала снижение экспрессии Gck и Pklr (ферменты гликолиза) и повышение Cpt1a и Ppara (β-окисление жиров).
  • Профиль липидов печени характеризовался уменьшением триглицеридов на 35 % (p<0,05).

«AceCel демонстрирует новый путь: не просто питать микробиоту, но заставлять её «отбирать» углеводы у хозяина и тем самым перенаправлять энергетический баланс», — комментирует д-р Такеучи.

Безопасность и перспективы

• Экспериментальные данные не выявили воспалительного ответа в кишечнике или печени и не изменили показатели функции органов (ALT, AST).
• Следующие шаги: клинические исследования у людей для оценки переносимости, влияния на микробиоту и метаболизм углеводов.
• Оптимизация препарирования: уровень ацетилирования, размер фракций и сочетание с пробиотиками (B. thetaiotaomicron консуминация?) подлежат дальнейшему исследованию.

В статье авторы дают несколько ключевых комментариев:

• Избирательность механизма
  «AceCel демонстрирует уникальный пребиотический эффект: вместо питания широкой группы микробов он выбирает специфичный штамм Bacteroides thetaiotaomicron, перенаправляя углеводы из хозяина на микробный метаболизм», — отмечает д-р Тадаси Такеучи, старший автор исследования.

• Роль микробиоты как «конкурента»
  «Наши гнотобиотические эксперименты ясно показали: без B. thetaiotaomicron AceCel не работает. Это подчёркивает, что пребиотики могут действовать через усиление конкуренции за питательные вещества в кишечнике», — поясняет соавтор д-р Икэда.

• Потенциал для людей
  «Хотя мы видим мощный эффект у мышей, важно проверить переносимость и метаболическую динамику AceCel у людей, — говорит д-р Сато. — Следующие клинические испытания должны включать глубокий анализ микробиоты и метаболомики пациентов».

• Безопасность
  «В наших доклинических моделях не было признаков воспаления или повреждения тканей кишечника и печени, что даёт основание для перехода к испытаниям на людях», — добавляет д-р Накамото.

Эти комментарии подчёркивают: AceCel — перспективный пребиотик нового поколения, но его клиническая трансляция требует тщательной оценки безопасности и механизмов действия в человеке.

AceCel прокладывает путь к пребиотикам нового поколения, которые действуют не только за счёт стимулирования полезных бактерий, но и через конкурентный захват питательных субстратов, открывая перспективу точной микробио-питательной терапии ожирения и метаболического синдрома.