Bakteria jelitowa zwiększająca siłę mięśni
Sarkopenię często postrzega się jako skutek niedostatecznej aktywności fizycznej i nieodpowiedniego odżywiania. W najnowszym badaniu wykazano związek między jedną z bakterii jelitowych, Roseburia inulinivorans, a siłą mięśni u ludzi oraz wykazano związek przyczynowo-skutkowy u myszy poprzez zmiany w składzie aminokwasowym.
Sekcja dla ogółu społeczeństwa
Znajdź tutaj swoją dedykowaną przestrzeń
en_sources_title
en_sources_text_start en_sources_text_end
O tym artykule
Autor
Mikrobiota jelitowa reguluje metabolizm gospodarza, procesy zapalne i funkcjonowanie tkanek, jednak jej rola w zdrowiu mięśni pozostaje niezbadana. Chociaż koncepcja osi jelitowo-mięśniowej zyskała na popularności, nie wykazano dotychczas żadnego konkretnego gatunku bakterii, który miałby bezpośredni wpływ na siłę mięśni.
Nowe badanie 1 opublikowane w czasopiśmie Gut autorstwa Martineza-Telleza i in. z Centrum Medycznego Uniwersytetu w Lejdzie oraz Uniwersytetu w Granadzie miało na celu wypełnienie tej luki .
Oś jelitowo-mięśniowa
Dwukierunkowy szlak komunikacyjny, poprzez który mikroorganizmy jelitowe, ich metabolity oraz sygnały immunologiczne wpływają na masę i funkcjonowanie mięśni. Badanie to dostarcza bezpośrednich dowodów na to, że jeden gatunek bakterii występujący w tej osi może w sposób przyczynowy wpływać na siłę mięśni. 1
Sarkopenia
Postępująca, związana z wiekiem utrata masy, siły i funkcji mięśni szkieletowych, przyczyniająca się do osłabienia organizmu i niekorzystnych wyników klinicznych. Zaobserwowany spadek liczebności R. inulinivorans wraz z wiekiem sugeruje potencjalny kierunek terapii tej choroby oparty na mikrobiomie. 1
Od interakcji międzyludzkich do dowodu przyczynowego u myszy
Zespół przeprowadził analizy metagenomiczne w dwóch grupach badanych:
- 90 młodych osób dorosłych (w wieku 18–25 lat)
- oraz 33 osób starszych (w wieku 65–75 lat), u których szczegółowo oceniono siłę mięśni.
Spośród wszystkich taksonów bakteryjnych względna liczebność Roseburia inulinivorans– w przeciwieństwie do innych gatunków z rodzaju Roseburia – wykazywała dodatnią korelację z siłą uścisku dłoni w obu grupach wiekowych. Osoby starsze, u których wykryto R. inulinivorans, wykazywały o 29% większą siłę uścisku dłoni (p < 0,01). U młodych osób dorosłych większa liczebność korelowała również z wynikami w ćwiczeniach na maszynie do wyciskania nóg i wyciskaniu na ławce (r ≥ 0,26, p < 0,05).
Roseburia inulinivorans
Beztlenowa bakteria z rodziny Lachnospiraceae, wytwarzająca maślan, zidentyfikowana w niniejszym badaniu jako jedyny gatunek z rodzaju Roseburia, który wykazuje konkretny i przyczynowy związek ze zwiększoną siłą mięśni zarówno w grupach badanych ludzi, jak i w modelu mysim. 1
Aby zbadać związek przyczynowo-skutkowy, 32 myszom leczonym antybiotykami podawano doustnie za pomocą sondy:
- R. inulinivorans,
- R. faecis,
- R. intestinalis, lub nośnik trzy razy w tygodniu przez osiem tygodni.
Jedynie R. inulinivorans spowodował znaczący wzrost siły chwytu przednich kończyn o około 30% (p < 0,001). Analiza włókien mięśniowych potwierdziła zwiększoną powierzchnię przekroju poprzecznego, większą częstotliwość występowania dużych włókien (>5000 µm²) oraz przejście od włókien typu I do typu II, czyli włókien szybkokurczliwych, mających kluczowe znaczenie w kontekście wytwarzania siły.
Włókna mięśniowe typu II
Włókna mięśni szkieletowych o szybkim skurczu, charakteryzujące się wysoką zdolnością glikolityczną i szybkim wytwarzaniem siły. Suplementacja R. inulinivorans spowodowała przesunięcie składu włókien w kierunku typu II, czemu towarzyszył wzrost wielkości włókien mięśniowych i siły uścisku u myszy. 1
Nieoczekiwany mechanizm: aminokwasy, a nie maślan
Ponieważ gatunki z rodzaju Roseburia są uznanymi producentami maślanu, oczekiwano, że czynnikiem napędzającym ten proces będą krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Poziom krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA) w jelicie ślepym pozostał jednak bez zmian.
Kluczowa cecha metaboliczna R. inulinivorans polegała na czymś innym: na znacznym spadku stężenia aminokwasów w jelicie ślepym, w tym:
- metioniny,
- leucyny,
- izoleucyny,
- waliny,
- alaniny
- i lizyny.
Dane genomowe wskazują, że R. inulinivorans wykorzystuje unikatowy szlak biosyntezy lizyny oparty na sukcynilacji i nie może wykorzystywać mocznika jako źródła azotu, co prawdopodobnie zwiększa jego wchłanianie aminokwasów z lumenu. W dalszej części badania nieukierunkowana metabolomika mięśni szkieletowych wykazała aktywację szlaków purynowego i pentozowo-fosforanowego, które stanowią główne drogi biosyntezy nukleotydów, produkcji NADPH oraz utrzymania równowagi redoks.
Metabolizm puryn może być stymulowany przez mTORC1, główny regulator sygnalizacji anabolicznej i wzrostu mięśni, co sugeruje mechanistyczny związek między mikroorganizmowym zużyciem aminokwasów w jelicie a hipertrofią włókien mięśniowych.
29%
W grupie osób starszych wykrywalna obecność bakterii R. inulinivorans wiąże się z 29-procentowym wzrostem siły uścisku dłoni. ¹
Potencjalny probiotyk dla starzejących się mięśni
Liczebność R. inulinivorans była istotnie niższa u osób starszych w porównaniu z młodymi dorosłymi, co potwierdziła analiza 3512 publicznie dostępnych metagenomów (p = 0,016).
Rodzaj Roseburia występuje również w zmniejszonej ilości w przypadku:
- sarkopenii,
- porażenia mózgowego,
- jadłowstrętu psychicznego
- oraz wyniszczenia związanego z rakiem.
Sarkopenia: czy mikrobiota jelit ma udział w utracie masy i zaniku funkcji mięśni szkieletowych?
Warto zauważyć, że wykazano, iż trening siłowy selektywnie zwiększa liczebność Roseburia, co sugeruje dwukierunkową interakcję między jelitami a mięśniami.
Podsumowując, wyniki te wskazują, że R. inulinivorans pełni funkcję specyficznego dla tego gatunku modulatora osi jelitowo-mięśniowej i stanowi obiecującego kandydata na probiotyk w strategiach nutraceutycznych mających na celu przeciwdziałanie związanej z wiekiem utracie masy mięśniowej, choć kluczowym kolejnym krokiem pozostają rygorystyczne badania interwencyjne z udziałem ludzi.
Przeczytaj także
