السليلوز الأسيتيل: مادة حيوية جديدة ضد زيادة الوزن عن طريق ميكروبات الأمعاء

نشر علماء من معهد RIKEN، بالتعاون مع مجموعات من جامعة طوكيو وجامعة كيوتو بقيادة الدكتور تاداشي تاكيوتشي، في مجلة Cell Metabolism أول تقييم شامل للسليلوز الأسيتيل (AceCel) باعتباره مادة حيوية يمكنها الحد بشكل كبير من زيادة الوزن لدى الفئران من خلال تعديل ميكروبات الأمعاء واستقلاب العناصر الغذائية.

لماذا AceCel؟

تُغذّي البريبايوتكس التقليدية (الإينولين، أوليجوفركتوز) مجموعةً واسعةً من البكتيريا، ولكن ليس بشكلٍ انتقائي. AceCel هو سليلوز ترتبط به مُبدِّلات الأسيتيل تساهميًا بثلث مجموعات الهيدروكسيل، مما يُشكّل ركيزةً فقط لبكتيريا تأويلية مُحددة، وخاصةً Bacteroides thetaiotaomicron ، القادرة على شقّ الروابط المُؤَسْتَلِلة.

التصميم التجريبي

1. تكوين النظام الغذائي: تم تزويد الفئران التي كانت تتناول نظامًا غذائيًا يحتوي على 60% من الدهون (نموذج DIO) إما بـ 5% من AceCel، أو حشو السليلوز غير المعالج بتركيز مولي متساوي، أو بدون أي إضافات.
2. مراقبة الوزن والتمثيل الغذائي: تمت مراقبة وزن الجسم وسلوك الأكل وقياسات OGTT ومقاومة الأنسولين لمدة 8 أسابيع.
3. ميكروبيوتا: تسلسل 16S rRNA للبراز في الأسابيع 2 و 4 و 8.
4. الآلية: تم بعد ذلك استعمار الفئران الغنوتوبيوتيكية المحرومة من ميكروبيوتا باستخدام B. thetaiotaomicron ، مع أو بدون AceCel.
5. علم الأيض والنسخ الجيني في الكبد والأمعاء: قياس الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA)، والأسيتات، والنسخ الجينية الرئيسية المشاركة في عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات والدهون.

النتائج الرئيسية

• الحد من زيادة الوزن: على مدى 8 أسابيع، اكتسبت الفئران التي تناولت AceCel 8% فقط من وزن أجسامها، مقارنة بـ 30% في الضوابط و28% في السليلوز العادي.
• تحسن في مستوى السكر في الدم: انخفضت المساحة تحت المنحنى بنسبة 25% (p<0.01)، وانخفضت نسبة HOMA-IR بنسبة 30% (p<0.05).
• ميكروبيوتا:
  • أدى AceCel إلى زيادة بمقدار 10 أضعاف في B. thetaiotaomicron بحلول الأسبوع الرابع وتثبيط نمو Firmicutes.
  • وقد أكدت التجارب التي أجريت على الكائنات الحية الدقيقة أنه بدون وجود B. thetaiotaomicron فإن تأثير AceCel يضيع، مما يسلط الضوء على الدور الحاسم لهذا النوع.

• SCFA وأنيون الأسيتات:

  • ارتفعت مستويات أسيتات البراز بنسبة 40٪ (ص <0.01)، ولكن التركيزات الجهازية انخفضت، مما يشير إلى زيادة امتصاص البكتيريا.

• الأيض الكبدي:

  • أظهرت النسخ الجينية انخفاضًا في التعبير عن Gck و Pklr (الإنزيمات التحللية) وزيادة في Cpt1a و Ppara (أكسدة بيتا للدهون).
  • تميز ملف الدهون في الكبد بانخفاض بنسبة 35٪ في الدهون الثلاثية (ص <0.05).

ويعلق الدكتور تاكيوتشي قائلاً: "يُظهر AceCel طريقة جديدة ليس فقط لتغذية ميكروبات الأمعاء، ولكن أيضًا لجعلها "تسرق" الكربوهيدرات من المضيف وبالتالي إعادة توجيه توازن الطاقة".

السلامة والآفاق

• ولم تكشف البيانات التجريبية عن أي استجابة التهابية في الأمعاء أو الكبد ولم تغير معايير وظائف الأعضاء (ALT، AST).
• الخطوات التالية: الدراسات السريرية البشرية لتقييم التحمل والتأثيرات على ميكروبات الأمعاء واستقلاب الكربوهيدرات.
• تحسين التحضير: مستوى الأسيتلة، وحجم الكسر والجمع مع البروبيوتيك ( استهلاك B. thetaiotaomicron ؟) تخضع لمزيد من التحقيق.

وفي المقال، قدم المؤلفون عدة تعليقات رئيسية:

• انتقائية الآلية
  "يظهر AceCel تأثيرًا حيويًا فريدًا: بدلاً من تغذية مجموعة واسعة من الميكروبات، فإنه يختار سلالة معينة من Bacteroides thetaiotaomicron ، مما يؤدي إلى إعادة توجيه الكربوهيدرات من المضيف إلى التمثيل الغذائي للميكروبات"، كما يلاحظ الدكتور تاداشي تاكيوتشي، المؤلف الرئيسي للدراسة.

• دور ميكروبات الأمعاء كـ "منافس"
  "أظهرت تجاربنا على البكتيريا الناقصة الحيوية بوضوح أنه بدون بكتيريا ثيتاوتاوميكرون، لا يعمل AceCel. وهذا يسلط الضوء على أن البريبايوتكس قد تعمل من خلال تعزيز المنافسة على العناصر الغذائية في الأمعاء"، كما يوضح المؤلف المشارك الدكتور إيكيدا.

• إمكانات تطبيقها على البشر
  : "مع أننا نلمس تأثيرًا قويًا لدى الفئران، من المهم اختبار مدى تحمّل AceCel وديناميكياته الأيضية لدى البشر"، يقول الدكتور ساتو. "ينبغي أن تتضمن التجارب السريرية القادمة تحليلًا متعمقًا لميكروبات المرضى وخصائصهم الأيضية".

• ويضيف الدكتور ناكاموتو
  : "لم يكن هناك دليل على وجود التهاب أو تلف في الأنسجة في الأمعاء أو الكبد في نماذجنا السريرية السابقة، مما يوفر أساسًا منطقيًا للمضي قدمًا في التجارب البشرية".

وتسلط هذه التعليقات الضوء على أن AceCel هو أحد البريبايوتيك الواعد من الجيل التالي، ولكن ترجمته السريرية تتطلب تقييمًا دقيقًا للسلامة وآليات العمل لدى البشر.

تمهد شركة AceCel الطريق لجيل جديد من البريبايوتكس التي تعمل ليس فقط عن طريق تحفيز البكتيريا المفيدة ولكن أيضًا عن طريق التقاط العناصر الغذائية بشكل تنافسي، مما يفتح آفاق العلاج الدقيق بالمغذيات الميكروبية للسمنة ومتلازمة التمثيل الغذائي.