Akkermansia Muciniphila: мікробіомна суперзірка, про яку варто знати

Дослідження кишкового мікробіому відкривають потенціал нових пробіотичних видів, які могли б зробити революцію в медицині. Мікробіом кишечника — це складна та різноманітна система, що складається з генетичного матеріалу трильйонів мікроорганізмів (мікробіоти). Без сумніву, мікробіом є величезним внеском у наше здоров’я та благополуччя. 

Дослідження показують, що мікробіом глибоко впливає на різні системи тіла та відіграє важливу роль у травленні, імунній системі та психічному здоров'ї. Дисбаланс в кишковому мікробіомі може призвести до різних проблем, починаючи з випадкових симптомів травних розладів, таких як гази та здуття живота, до більш широких системних проблем, таких як ожиріння, діабет, хвороба Альцгеймера, запалення тощо.

Бактерія Akkermansia muciniphila особливо цікава, оскільки вона відіграє ключову роль у здоров’ї слизової оболонки кишечника, а також сприяє покращенню роботи інсуліну у боротьбі з ожирінням та контролі рівня цукру в крові. Вплив не обмежується лише її живими пробіотичними властивостями, але й деякими сполуками, які сама бактерія виробляє. 

В результаті виявлено, що бактерія A. muciniphila є ефективнішою, коли мертва, ніж жива. Це не єдиний приклад такого ефекту; кілька пробіотичних організмів, що виробляють молочну кислоту, такі види як Lactobacillus і Bifidobacter також були ефективними коли загинули в результаті термічної обробки. Ефективність цих "зомбі" або мертвих мікроорганізмів ставить під сумнів комерційний догмат про те, що лише живі пробіотичні бактерії є ефективними, як це виражається в колонієутворюючих одиницях (КУО). Це не стосується A. muciniphila.

Що робить Akkermansia muciniphila такою важливою?

Akkermansia muciniphila відіграє вирішальну роль у здоров’ї муцинового шару, захищаючи клітини, що вистилають кишковий тракт. Саме тому штам отримав назву muciniphila – латинський суфікс phila означає любов. Отже, muciniphila перекладається як «любов до муцину».

A. muciniphila працює з епітеліальними клітинами, які вистилають кишечник, щоб виробляти муцин. Це значним чином допомагає захищати слизову оболонку кишечника від пошкоджень. Не дивно, що вищі рівні A. muciniphila пов'язані з покращеною функцією кишечного бар'єра, зниженням кишкової проникності (дірявий кишечник) та покращенням загальної функції травлення та поглинання. Без достатньої кількості бактерій A. muciniphila, кишковий бар’єр порушується, що призводить до поглинання кишкових токсинів, які надмірно стимулюють імунну систему та викликають велике запалення. Ці токсини, які походять з кишечника, також можуть призводити до стану, відомого як неалкогольна жирова хвороба печінки, і викликати системні запальні ефекти, які можуть призвести до артриту, шкірних захворювань, серцево-судинних захворювань та порушень функції мозку.^1-6

A. muciniphila та діабет

Увесь вплив Akkermansia muciniphila на слизовий шар є вражаючим, але що цікавить дослідників найбільше - це її вплив на діабет та ожиріння.

Щойно рівень A. muciniphila в людському мікробіомі знижується, відразу підвищується ризик розвитку ожиріння, діабету, запалення та метаболічних розладів. І коли рівень A. muciniphila в людському мікробіомі зростає, рівень ожиріння, діабету, запалення та метаболічних розладів знижується. Припускають, що ці розлади пов’язані зі зміненою бар’єрною функцією кишечника через знижений захист муцину, що призводить до поглинання багатьох кишкових токсинів, які запускають каскад різних систем, що сприяють хронічному запаленню та інсулінорезистентності.^1-7

На що вказує дослідження про A. muciniphila?

Перше клінічне випробування Akkermansia muciniphila на людях було опубліковане в онлайн-виданні Nature Medicine 1 липня 2019 року. Тридцять два суб’єкти у переддіабетному стані і ознаками метаболічного синдрому (абдомінальне ожиріння, підвищений рівень ліпідів у крові, високий кров’яний тиск тощо) були розподілені для отримання або плацебо, або живих, або вбитих термообробкою (пастеризованих) A. muciniphila. Групи активного лікування, які приймали A. muciniphila вживали близько 10 мільярдів бактерій (живих або мертвих) щодня протягом трьох місяців.

Основною метою дослідження було оцінити безпеку. Муциніфіла пройшла це випробування на відмінно. Також був продемонстрований вплив на численні маркери метаболізму та загального стану здоров’я. Порівняно з плацебо чутливість до інсуліну зросла, а загальний холестерин, деякі маркери запалення та функція печінки покращилися. Також спостерігалося значне зниження кількості лейкоцитів у тих, хто отримав бактерію. Припускають, що зміцнення кишкового бар'єру призвело до зниження всмоктування кишкових токсинів, що стимулює підвищення рівня білих кров'яних тілець. Всмоктування кишкових токсинів також є важливим фактором, що спричиняє порушення функції печінки.

Ось цікава частина дослідження: мертві бактерії показали кращі результати, ніж живі бактерії. Я роками наголошую на цьому ефекті певних пробіотиків, але намарно. Ринок зосереджений на колонієутворюючих одиницях, а не на клінічних даних. Це помилка. Основну увагу слід приділяти клінічно перевіреним формам і дозуванням.

Сьогодні зростає обсяг досліджень мертвих, нездатних до життя пробіотиків, зокрема їх ефективність при діареї та гастроінтестинальних інфекціях, покращенні та регуляції роботи імунної системи, модуляції кишкової мікробіоти та відновленні після ушкоджень кишечника. 

Ці бактеріальні препарати відомі як «примарні пробіотики», «постбіотики», «інактивовані пробіотики», а тепер «парапробіотики». Користь деяких продуктів не пов’язана з тим, що організм живий, а натомість пов’язана з унікальними клітинними компонентами бактерій, які там присутні, незалежно від того, живі вони чи мертві.⁸ Це стосується A. muciniphila.

Однією з ключових особливостей A. muciniphila є те, що вона дуже «слизька», оскільки покрита молекулами, відомими як екзополісахариди. Ці слизові сполуки перешкоджають білим кров’яним тільцям розщеплювати корисний білок, відомий як Amuc_1100, який міститься в клітинній мембрані, що оточує A. muciniphila. Виявляється, що цей білок є секретом корисних властивостей бактерії.

Коли очищений білок Amuc_1100 дається мишам, він викликає ті ж самі ефекти, що й живі або оброблені теплом бактерії. Мертві в результаті термообробки бактерії забезпечують кращі результати, ніж жива форма A. muciniphila, оскільки вони видаляють покриття бактерій, що складається з екзополісахаридів, але залишають Amuc_1100 недоторканим. Потім Amuc_1100 діє на клітини, які вистилають кишечник, звужуючи простір між клітинами, зменшуючи запалення та запобігаючи всмоктуванню кишкових токсинів, яке призводить до інсулінорезистентності, неалкогольної жирової хвороби печінки, ожиріння та діабету 2 типу.^1-6

A. muciniphila і контроль рівня цукру в крові

Як пробіотик, жива Akkermansia muciniphila може допомагати покращувати рівень цієї бактерії в кишечнику мікробіоти. І це збільшення може призводити до клінічних переваг. Інше подвійне сліпе дослідження за участю 76 суб’єктів із діабетом 2 типу показало пробіотичну формулу, яка містила живу бактерію A. muciniphila з чотирма іншими бактеріями: Clostridium beijerinckii, Clostridium butyricum, Bifidobacterium infantis, і Anaerobutyricum hallii.⁹  Учасники групи, які приймали пробіотик та одночасно лікарський препарат метформін, отримували цей пробіотик у дозі 3 капсул двічі на день протягом 12 тижнів і відчули покращення контролю рівня цукру в крові порівняно з плацебо-групою. 

Зокрема, після 12 тижнів прийому добавок порівняно з базовим вимірюванням було помічено невелике покращення рівня цукру в крові в стандартному 3-годинному тесті на толерантність до їжі та рівнів A1C. A1C – це показник контролю рівня цукру в крові протягом 3 місяців. Після 12 тижнів прийому пробіотиків рівень A1C знизився на 0,6%. Слід встановити, наскільки саме A. muciniphila сприяла покращенню, оскільки інші бактерії також мають деякий вплив на підтримку контролю рівня цукру в крові.

Посилення росту A. muciniphila у вашому кишковому мікробіомі

Хоча Akkermansia muciniphila тепер доступна як пробіотик, є також важливим використання дієтичних факторів, які підтримують ріст цієї бактерії. Відповідні організми в нашому мікробіомі часто вже присутні. То ж їм потрібне живлення, як газон потребує відповідного ґрунту та добрив. 

Концентрація на створенні відповідного «ґрунту» та «добрив» для вирощування A. muciniphila та інших корисних пробіотиків є важливою для встановлення оптимального мікробіому. Декілька речей виявилися ефективними для сприяння росту A. muciniphila, зокрема, дієта FODMAP, флавоноїди, риб'ячі олії та берберин.

Що таке дієта FODMAP?

FODMAP – це абревіатура до:

• Fermentable (Здатний до бродіння) – продукти, які прискорено розщеплюються (ферментуються) бактеріями в товстому кишечнику
• Oligosaccharides (Олігосахариди) – «оліго» означає «мало», а «сахарид» означає цукор. Ці молекули складаються з окремих цукрів, об’єднаних у ланцюг. Бобові є поширеним джерелом олігосахаридів.
• Disaccharides (Дисахариди) – «ді» означає два цукри, тому дисахарид складається з двох молекул цукру, з'єднаних разом. Сахароза є дисахаридом.
• Monosaccharides (Моносахариди) – «моно» означає єдиний, тому моносахарид – це одна молекула цукру. Фруктоза є моносахаридом.
• And (Та) 
• Polyols (Поліоли) – це цукрові спирти, які часто використовують як підсолоджувачі. Деякі приклади – ксиліт, мальтит і еритрит.

Не всі FODMAP сприяють здоров’ю. Ось перелік деяких звичайних продуктів харчування та інгредієнтів, які містять багато корисних для здоров’я FODMAP, які можуть сприяти росту A. muciniphila:¹⁰

• Овочі: артишоки, спаржа, брокколі, буряк, брюссельська капуста, капуста, цвітна капуста, часник, фенхель, цибуля-порей, гриби, бамія, цибуля, горох і цибуля-шалот.
• Фрукти: яблука, абрикоси, ожина, ягоди, вишні, фініки, інжир, груші, персики, кавун.
• Бобові: квасоля, нут, сочевиця, червона квасоля, запечені боби, соєві боби.
• Зернові без глютену: овес, амарант, гречка, рис (коричневий, білий, дикий), просо, кіноа, сорго

Флавоноїди сприяють росту A. muciniphila

Флавоноїди — це рослинні пігменти та корисні для здоров’я сполуки, які містяться в ягодах, багатьох інших фруктах, зеленому чаї, чорному шоколаді, зелених листових овочах і бобових. Вони мають вирішальне значення для здоров’я мікробіома. Було встановлено, що флавоноїди значно прискорюють ріст A. muciniphila.^10,11Дієтичні джерела флавоноїдів також забезпечують інші компоненти (наприклад, пребіотичні волокна), які сприяють здоровому мікробіому. Флавоноїд кверцетин є гарною альтернативою для тих, хто шукає додаткової підтримки, оскільки є екстракти граната, виноградних кісточок, соснової кори, зеленого чаю або чорниці. 

Риб'ячий жир прискорює ріст A. muciniphila

Омега-3 жирні кислоти в риб’ячому жирі, насамперед ейкозапентаєнова кислота (ЕПК) і докозагексаєнова кислота (ДГК), справляють глибокий вплив на мікробіом, включаючи здатність підтримувати підвищений рівень A. muciniphila.¹³

Берберин прискорює ріст A. muciniphila

Берберин — це алкалоїд, який міститься в багатьох рослинах, зокрема в золотусі (Hydrastis canadensis) і барбарисі (Berberis vulgaris). Берберин справляє значний сприятливий вплив на здоров’я травної системи та мікробіом, зокрема підвищує рівень A. muciniphila. Цей ефект частково пояснює позитивні результати вживання добавки берберину, які спостерігалися під час клінічних випробувань щодо підвищення рівня цукру в крові, контролю ваги, підтримки нормального рівня ліпідів у крові та покращення функції печінки.¹⁴

Заключний коментар

Однією з переваг більшості здорових дієт, таких як середземноморська дієта, є те, що вони є багатим джерелом сполук, які сприяють росту A. muciniphila. 

У таких популярних дієтах, як кетогенна та палеодієта, часто не вистачає продуктів, які сприяють розвитку цього життєво важливого організму. Цим людям може знадобитися доповнення раціону пребіотиками, багатими на флавоноїди екстрактами, риб’ячим жиром, і концентрованими формами рослинної їжі, як-от спіруліна, сік трави ячменю та інші зелені продукти.

Джерела:

1. Pellegrino A, Coppola G, Santopaolo F, et al. Role of Akkermansia in Human Diseases: From Causation to Therapeutic Properties. Nutrients. 2023 Apr 8;15(8):1815. 
2. Jian H, Liu Y, Wang X, et al. Akkermansia muciniphila as a Next-Generation Probiotic in Modulating Human Metabolic Homeostasis and Disease Progression: A Role Mediated by Gut-Liver-Brain Axes? Int J Mol Sci. 2023 Feb 15;24(4):3900.
3. Cani PD, Depommier C, Derrien M, et al. Akkermansia muciniphila: a paradigm for next-generation beneficial microorganisms. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2022 Oct;19(10):625-637. doi: 10.1038/s41575-022-00631-9. Epub 2022 May 31. Erratum in: Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2022 Jun 23;: PMID: 35641786.
4. Zhang T, Li Q, Cheng L, Buch H, Zhang F. Akkermansia muciniphila is a promising probiotic. Microb Biotechnol. 2019 Nov;12(6):1109-1125.
5. Rodrigues VF, Elias-Oliveira J, Pereira ÍS, et al. Akkermansia muciniphila and Gut Immune System: A Good Friendship That Attenuates Inflammatory Bowel Disease, Obesity, and Diabetes. Front Immunol. 2022 Jul 7;13:934695.
6. Sanjiwani MID, Aryadi IPH, Semadi IMS. Review of Literature on Akkermansia muciniphila and its Possible Role in the Etiopathogenesis and Therapy of Type 2 Diabetes Mellitus. J ASEAN Fed Endocr Soc. 2022;37(1):69-74.
7. Depommier C, Everard A, Druart C, et al. Supplementation with Akkermansia muciniphila in overweight and obese human volunteers: a proof-of-concept exploratory study. Nat Med. 2019 Jul;25(7):1096-1103.
8. Monteiro SS, Schnorr CE, Pasquali MAB. Paraprobiotics and Postbiotics-Current State of Scientific Research and Future Trends toward the Development of Functional Foods. Foods. 2023 Jun 16;12(12):2394.  
9. Perraudeau F, McMurdie P, Bullard J, et al. Improvements to postprandial glucose control in subjects with type 2 diabetes: a multicenter, double-blind, randomized placebo-controlled trial of a novel probiotic formulation. BMJ Open Diabetes Res Care. 2020 Jul;8(1):e001319.
10. Chu N, Chan JC, Chow E. Is a diet high in FODMAPs as a novel dietary strategy in diabetes? Clin Nutr. 2022 Oct;41(10):2103-2112.
11. Xu B, Qin W, Xu Y, et al. Dietary Quercetin Supplementation Attenuates Diarrhea and Intestinal Damage by Regulating Gut Microbiota in Weanling Piglets. Oxid Med Cell Longev. 2021 Dec 13;2021:6221012. doi: 10.1155/2021/6221012. PMID: 34950418; PMCID: PMC8689231.
12. Rodríguez-Daza MC, de Vos WM. Polyphenols as Drivers of a Homeostatic Gut Microecology and Immuno-Metabolic Traits of Akkermansia muciniphila: From Mouse to Man. Int J Mol Sci. 2022 Dec 20;24(1):45.
13. Roussel C, Anunciação Braga Guebara S, et al. Short-term supplementation with ω-3 polyunsaturated fatty acids modulates primarily mucolytic species from the gut luminal mucin niche in a human fermentation system. Gut Microbes. 2022 Jan-Dec;14(1):2120344.
14. Dong C, Yu J, Yang Y, Zhang F, Su W, Fan Q, Wu C, Wu S. Berberine, a potential prebiotic to indirectly promote Akkermansia growth through stimulating gut mucin secretion. Biomed Pharmacother. 2021 Jul;139:111595.