เซลลูโลสอะซิทิล: พรีไบโอติกชนิดใหม่ต่อต้านการเพิ่มน้ำหนักผ่านจุลินทรีย์

นักวิทยาศาสตร์จาก RIKEN ร่วมมือกับกลุ่มจากมหาวิทยาลัยโตเกียวและมหาวิทยาลัยเกียวโต นำโดยดร. ทาดาชิ ทาเคอุจิ ได้ตีพิมพ์ ผลการประเมินที่ครอบคลุมครั้งแรกของเซลลูโลสที่ถูกอะซิ ทิล (AceCel) ในฐานะพรีไบโอติกที่สามารถจำกัดการเพิ่มน้ำหนักในหนูได้อย่างมีนัยสำคัญผ่านการควบคุมจุลินทรีย์ในลำไส้และการเผาผลาญสารอาหาร ในวารสาร Cell Metabolism

ทำไมต้อง AceCel?

พรีไบโอติกแบบดั้งเดิม (อินูลิน, โอลิโกฟรุคโตส) เป็นอาหารของแบคทีเรียหลากหลายชนิด แต่ไม่ได้จำกัดเฉพาะชนิดเท่านั้น AceCel คือเซลลูโลสที่หมู่แทนที่อะซิทิลจับกับหมู่ไฮดรอกซิล 1/3 อย่างโควาเลนต์ ทำให้เกิดสารตั้งต้นสำหรับแบคทีเรียเฮอร์เมนูติกเฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบคทีเรีย Bacteroides thetaiotaomicronซึ่งสามารถแยกพันธะอะซิทิลได้

การออกแบบการทดลอง

1. องค์ประกอบของอาหาร: หนูที่ได้รับอาหารไขมัน 60% (แบบจำลอง DIO) ได้รับการเสริมด้วย AceCel 5% สารตัวเติมเซลลูโลสที่ไม่ได้รับการบำบัดที่มีโมลาร์เท่ากัน หรือไม่ใช้สารเติมแต่งใดๆ
2. การติดตามน้ำหนักและการเผาผลาญ: ติดตามน้ำหนักตัว พฤติกรรมการกิน OGTT และการวัดความต้านทานอินซูลินเป็นเวลา 8 สัปดาห์
3. จุลินทรีย์: การจัดลำดับ 16S rRNA ของอุจจาระในสัปดาห์ที่ 2, 4 และ 8
4. กลไก: จากนั้นหนู Gnotobiotic ที่ขาดจุลินทรีย์ก็ถูกตั้งรกรากด้วยB. thetaiotaomicronโดยมีและไม่มี AceCel
5. เมตาโบโลมิกส์และทรานสคริปโตมิกส์ของตับและลำไส้: การวัดกรดไขมันสายสั้น (SCFA) อะซิเตต และทรานสคริปต์ของยีนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตและไขมัน

ผลลัพธ์ที่สำคัญ

• การจำกัดการเพิ่มน้ำหนัก: ในช่วงเวลา 8 สัปดาห์ หนูที่ได้รับ AceCel มีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเพียง 8% ของน้ำหนักตัว เมื่อเปรียบเทียบกับหนูในกลุ่มควบคุมที่น้ำหนักเพิ่มขึ้น 30% และหนูที่ได้รับเซลลูโลสปกติที่น้ำหนักเพิ่มขึ้น 28%
• การปรับปรุงโปรไฟล์น้ำตาลในเลือด: AUC ลดลง 25% (p<0.01) HOMA-IR ลดลง 30% (p<0.05)
• จุลินทรีย์:
  • AceCel กระตุ้นให้ B. thetaiotaomicronเพิ่มขึ้น 10 เท่าภายในสัปดาห์ที่ 4 และยับยั้งการเติบโตของ Firmicutes
  • การทดลอง Gnotobiotic ยืนยันว่าหากไม่มีB. thetaiotaomicronผลของ AceCel ก็จะสูญหายไป ซึ่งเน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของสายพันธุ์นี้

• SCFA และแอนไอออนอะซิเตท:

  • ระดับอะซิเตทในอุจจาระเพิ่มขึ้น 40% (p<0.01) แต่ความเข้มข้นในระบบลดลง บ่งชี้ถึงการดูดซึมแบคทีเรียที่เพิ่มขึ้น

• การเผาผลาญของตับ:

  • ทรานสคริปโตมิกส์แสดงให้เห็นการลดลงของการแสดงออกของ Gck และ Pklr (เอนไซม์ไกลโคไลติก) และการเพิ่มขึ้นของ Cpt1a และ Ppara (β-ออกซิเดชันของไขมัน)
  • โปรไฟล์ไขมันในตับมีลักษณะเฉพาะคือไตรกลีเซอไรด์ลดลงร้อยละ 35 (p<0.05)

“AceCel สาธิตวิธีใหม่ในการไม่เพียงแต่เลี้ยงจุลินทรีย์เท่านั้น แต่ยังทำให้มัน 'ขโมย' คาร์โบไฮเดรตจากสิ่งมีชีวิตที่เป็นแหล่งพลังงานและเปลี่ยนเส้นทางของสมดุลพลังงานด้วย” ดร. ทาเคอุจิ กล่าวให้ความเห็น

ความปลอดภัยและโอกาส

• ข้อมูลการทดลองไม่ได้เปิดเผยการตอบสนองต่อการอักเสบในลำไส้หรือตับ และไม่เปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การทำงานของอวัยวะ (ALT, AST)
• ขั้นตอนต่อไป: การศึกษาทางคลินิกในมนุษย์เพื่อประเมินความทนทาน ผลกระทบต่อจุลินทรีย์และการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต
• การเพิ่มประสิทธิภาพของการเตรียม: ระดับอะเซทิล ขนาดเศษส่วน และการรวมกับโปรไบโอติก ( การบริโภค B. thetaiotaomicron?) อยู่ภายใต้การตรวจสอบเพิ่มเติม

ในบทความนี้ผู้เขียนได้ให้ความเห็นที่สำคัญหลายประการ:

• การคัดเลือกกลไก
  “AceCel แสดงผลพรีไบโอติกที่เป็นเอกลักษณ์: แทนที่จะให้อาหารแก่จุลินทรีย์กลุ่มใหญ่ AceCel จะเลือกสายพันธุ์เฉพาะของBacteroides thetaiotaomicronโดยเปลี่ยนเส้นทางคาร์โบไฮเดรตจากโฮสต์ไปสู่กระบวนการเผาผลาญของจุลินทรีย์” ดร. Tadashi Takeuchi ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าว

• บทบาทของจุลินทรีย์ในฐานะ 'คู่แข่ง'
  "การทดลอง gnotobiotic ของเราแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าหากไม่มีB. thetaiotaomicron แล้ว AceCel จะไม่สามารถทำงานได้ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าพรีไบโอติกอาจทำงานโดยเพิ่มการแข่งขันเพื่อแย่งชิงสารอาหารในลำไส้" ดร. อิเคดะ ผู้เขียนร่วมอธิบาย

• ศักยภาพสำหรับมนุษย์
  “แม้ว่าเราจะเห็นผลอันทรงพลังในหนู แต่การทดสอบความทนทานและพลวัตการเผาผลาญของ AceCel ในมนุษย์ก็เป็นสิ่งสำคัญ” ดร. ซาโตะ กล่าว “การทดลองทางคลินิกครั้งต่อไปควรรวมถึงการวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับจุลินทรีย์และเมตาโบโลมิกส์ของผู้ป่วย”

• ความปลอดภัย
  “ไม่มีหลักฐานของการอักเสบหรือความเสียหายของเนื้อเยื่อในลำไส้หรือตับในแบบจำลองก่อนทางคลินิกของเรา ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้ต้องดำเนินการทดลองในมนุษย์ต่อไป” ดร. นากาโมโตะ กล่าวเสริม

ความคิดเห็นเหล่านี้เน้นย้ำว่า AceCel เป็นพรีไบโอติกรุ่นต่อไปที่มีแนวโน้มดี แต่การแปลผลทางคลินิกนั้นต้องมีการประเมินความปลอดภัยและกลไกการออกฤทธิ์ในมนุษย์อย่างรอบคอบ

AceCel กำลังปูทางไปสู่พรีไบโอติกรุ่นใหม่ที่ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่กระตุ้นแบคทีเรียที่มีประโยชน์เท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่จับสารอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการอย่างมีการแข่งขันอีกด้วย ซึ่งเปิดโอกาสให้เกิดการบำบัดด้วยจุลินทรีย์-สารอาหารที่แม่นยำสำหรับโรคอ้วนและกลุ่มอาการเมตาบอลิก