Microbiota bilang Tagasanay: Bakterya na Nagpatubo ng Mga Hibla ng Muscle

Na-publish ang isang pag-aaral sa Scientific Reports kung saan "binubuo muli" ng mga siyentipiko ang microbiota sa mga daga at nakakita ng partikular na bacteria sa bituka na maaaring makabuluhang mapabuti ang pagganap ng lakas at komposisyon ng kalamnan. Matapos i-transplant ang microflora ng tao sa mga daga at kasunod na pagsubok ng mga kandidato, tinukoy ng mga may-akda ang dalawang species - Lactobacillus johnsonii at Limosilactobacillus reuteri. Ang pangmatagalang pangangasiwa ng mga bakteryang ito sa pagtanda ng mga daga ay nagpabuti ng mga resulta ng pagsubok ng lakas, nadagdagan ang skeletal muscle mass at muscle fiber cross-sectional area, at sa molecular level ay nadagdagan ang pagpapahayag ng myoregenerative marker na FST (follistatin) at IGF-1. Ang gawain ay nai-publish noong Agosto 18, 2025.

Background ng pag-aaral

Sarcopenia—ang kaugnay ng edad na pagbaba sa lakas at kalidad ng kalamnan ng kalansay—ay nagpapataas ng panganib ng pagkahulog, kapansanan, at pagkamatay. Ang mga klasikong interbensyon (pagsasanay sa paglaban, sapat na protina) ay gumagana, ngunit ang epekto ay limitado sa maraming matatanda, kaya ang atensyon ay lumilipat sa mga bagong target, kabilang ang gut microbiome. Ang pag-iipon ng ebidensya ay nag-uugnay sa komposisyon ng microbiota sa metabolismo at paggana ng kalamnan, at kahit na nagmumungkahi na ang probiotic supplementation ay maaaring bahagyang mapabuti ang lakas at pagganap ng ehersisyo, kahit na ang mga resulta ay halo-halong sa mga pag-aaral.

Ang ideya ng isang "gut-muscle axis" ay umaasa sa ilang mga mekanismo: ang mga short-chain fatty acids na na-synthesize ng microbes ay nakakaimpluwensya sa metabolismo ng enerhiya ng kalamnan; microbiota modulates pamamaga at ang integridad ng bituka barrier; at ang mga signal ng paglago at plasticity ay binago sa pamamagitan ng mga neuroendocrine pathway. Ang pisikal na aktibidad, sa turn, ay "binabago" din ang komposisyon ng microbial - isang dalawang-daan na relasyon. Lumilikha ito ng batayan para sa paghahanap ng mga strain na partikular na sumusuporta sa paggana ng kalamnan sa mga tumatandang organismo.

Hanggang kamakailan, gayunpaman, mayroon kaming maraming mga asosasyon at maliit na sanhi ng ebidensya sa antas ng partikular na bakterya. Ang isang bagong papel sa Scientific Reports ay nagsasara ng bahagi ng puwang na ito: ang mga may-akda ay unang naglipat ng microbiota ng tao sa mga daga at ipinakita na ang mga pagkakaiba-iba nito ay nakaapekto sa mga pagsubok sa lakas sa ibang paraan, at pagkatapos ay nasubok sa pagganap ang mga kandidato at natukoy ang dalawang pangunahing species, ang Lactobacillus johnsonii at Limosilactobacillus reuteri. Ang pangmatagalang pangangasiwa ng mga strain na ito sa pagtanda ng mga daga ay nagpapataas ng lakas ng kalamnan, masa, at cross-sectional na lugar, at sa antas ng molecular marker, pinataas nito ang pagpapahayag ng FST at IGF-1, na nagpapahiwatig ng isang epekto na nagsusulong ng paglago.

Ang praktikal na konklusyon ay maingat sa ngayon: ito ay isang nakakumbinsi na preclinical na pag-aaral at isang hakbang patungo sa strain-specific na "anti-sarcopenic" probiotics, ngunit ang pagsasalin sa mga tao ay nangangailangan ng mga random na pagsubok na may mga powered endpoint at mechanistic biomarker. Itinatampok ng mga kasalukuyang pagsusuri ang potensyal ng lactobacilli bilang pantulong na therapy, ngunit gayundin ang pangangailangan para sa standardisasyon ng mga strain, dosis, at tagal bago gumawa ng malawak na rekomendasyon.

Paano ito nasubok?

Ang mga mananaliksik ay unang "nag-zero" sa gut flora ng 9 na buwang gulang na mga daga na may antibiotics at nagsagawa ng fecal transplant: sa loob ng tatlong buwan, ang mga hayop ay binigyan ng pinaghalong dumi mula sa 10 malulusog na matatanda (mga donor na walang malalang sakit at walang kamakailang paggamit ng antibiotics/probiotics). Ang lakas at liksi ay tinasa gamit ang dalawang independiyenteng pagsubok: rotarod (oras para mahulog mula sa umiikot na baras) at wire suspension (holding time). Nasa yugto na ito, naging malinaw na ang iba't ibang mga profile ng bakterya ay nakakaapekto sa paggana ng kalamnan sa iba't ibang paraan. Ang comparative analysis ng gastrointestinal tract at feces microbiota ay nagpakita na ang komposisyon sa bituka lumen ay mas magkakaibang at mas tumpak na nauugnay sa mga sukatan ng lakas kaysa sa "fecal cast". Mula sa isang hanay ng iba't ibang species, ang L. johnsonii, L. reuteri at Turicibacter sanguinis ay patuloy na "lumulutang"; pinili ng unang dalawang may-akda para sa functional testing.

Susunod, isang direktang eksperimento sa 12-buwang gulang na mga daga: pagkatapos ng maikling sanitasyon sa bituka, ang mga hayop ay binigyan ng L. johnsonii, L. reuteri o isang kumbinasyon ng mga ito araw-araw sa loob ng tatlong buwan. Ang resulta ay isang pagtaas sa oras sa rotarod at pagsususpinde na mula sa unang buwan sa mga "bacterial" na grupo, na ang kumbinasyon ay nagbibigay ng pinaka binibigkas na dinamika. Histologically, ang transverse area ng fibers (soleus, gastrocnemius at long extensor ng mga daliri) ay mas malaki kaysa sa control; sa parehong oras, ang timbang ng katawan sa kabuuan ay nabawasan, at ang mass ng kalamnan ay tumaas, na nagpapahiwatig ng pagpapabuti sa komposisyon ng katawan. Sa antas ng expression ng mRNA, ang follistatin sa L. johnsonii group ay halos nadoble, ang IGF-1 ay mas mataas din sa lahat ng "bacterial" na sanga.

Bakit maaaring kailanganin ito?

Sa edad, ang lakas ng kalamnan at pagbaba ng kalidad (sarcopenia), at ang mga panganib ng pagkahulog, bali, at pagkawala ng kalayaan ay tumataas. Ang konsepto ng isang "gut-muscle axis" ay matagal nang pinagtatalunan, ngunit dito ay nagpapakita kami ng direktang functional na ebidensya para sa mga partikular na strain: L. johnsonii at L. reuteri ay hindi lamang nauugnay sa mas mahusay na pagganap, ngunit din mapabuti ang lakas at morpolohiya ng kalamnan sa eksperimento. Iminumungkahi ng mga may-akda na ang epekto ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng ilang mga landas nang sabay-sabay - mula sa paggawa ng mga short-chain fatty acid at ang modulasyon ng mitochondrial function hanggang sa regulasyon ng mga pathway ng paglago ng kalamnan (sa pamamagitan ng FST/IGF-1).

Ano ang bago sa agham (at maingat - tungkol sa "power pill")

• Ang pilay mismo ay mahalaga. Hindi namin pinag-uusapan ang tungkol sa "probiotics sa pangkalahatan," ngunit tungkol sa dalawang partikular na strain, na nakapag-iisa na nakumpirma sa dalawang magkaibang mga pagsubok sa pag-uugali at natukoy gamit ang differential analysis (DESeq2).
• Synergy in a Pair: Ang co-administration ng L. johnsonii + L. reuteri ay nagdulot ng pinakamalaking tagumpay sa parehong lakas at fiber area, na nagpapahiwatig ng mga potensyal na multi-strain na formula.
• Ang bituka ay mas mahalaga kaysa sa dumi. Ang gastrointestinal microbiota "portrait" ay mas nagbibigay-kaalaman kaysa sa mga sample ng fecal - isang praktikal na pahiwatig para sa mga diskarte sa disenyo sa hinaharap.

Paano ito gumagana (mga hypotheses ng mga may-akda)

Sa talakayan, iniugnay ng mga mananaliksik ang pinabuting function ng kalamnan sa:

• posibleng normalisasyon ng mitochondria sa mga kalamnan (pagbawas ng pinsala ng cytochrome C sa naunang inilarawan na mga gawa para sa mga species na ito);
• nadagdagan ang produksyon ng mga short-chain fatty acid, na nagpapabuti sa anabolismo at metabolismo ng kalamnan;
• activation ng growth-promoting pathways - growth ng FST (myostatin antagonist) at IGF-1.
  Ang kumbinasyon ng mga salik na ito ay maaaring ilipat ang balanse patungo sa higit na lakas at potensyal na oxidative ng mga hibla. Ang mga mekanismo ay kailangang detalyado sa mga antas ng "omics" - metabolomics, transcriptomics, proteomics.

Mag-ingat muna

Ito ay isang modelo ng mouse; ang paglipat ng mga resulta "as is" sa mga tao ay napaaga. Ang mga may-akda ay tahasang sumulat tungkol sa pangangailangan para sa pagsubok sa mga tao - mula sa mga organoids at ex vivo na mga modelo hanggang sa populasyon at mga klinikal na pagsubok. Mahalaga rin na ang epekto ay nakasalalay sa pangmatagalang pangangasiwa (buwan), at ang mga unang pagbabago sa microbiota sa mga hayop ay nakamit sa pamamagitan ng agresibong sanitasyon - hindi ito ang ginagawa natin sa klinika. Sa wakas, ang pangatlo na madalas na "kasama" na species na Turicibacter sanguinis sa gawaing ito ay hindi sumailalim sa functional validation, bagaman ang pagpapayaman nito ay patuloy na kasabay ng pagtaas ng lakas - isang posibleng target para sa mga eksperimento sa hinaharap.

Ano ang ibig sabihin nito "sa pagsasanay" ngayon?

• Ang "anumang probiotic" na suplemento ay hindi katumbas ng L. johnsonii at L. reuteri supplement - ang komposisyon ng produkto sa totoong mundo ay nag-iiba-iba;
• ang landas patungo sa isang "anti-sarcopenic" probiotic ay nangangailangan ng mga RCT ng tao na may mga endpoint ng lakas (dynamometer grip, stand-up and go test, walking speed), muscle morphometry at metabolic marker;
• Kung ang hypothesis ay nakumpirma, ang target ay halata: mas matatandang pangkat ng edad, mga pasyente na nasa panganib ng sarcopenia / panghihina pagkatapos ng immobilization, at mga atleta sa mga yugto ng rehabilitasyon. Sa ngayon, ito ay isang kawili-wiling preclinical na pag-aaral at isang batayan para sa maingat na dinisenyo na mga pagsubok.

Pinagmulan: Ahn JS., Kim HM., Han EJ., Hong ST., Chung HJ. Pagtuklas ng mga microorganism sa bituka na nakakaapekto sa pagpapabuti ng lakas ng kalamnan. Mga Ulat sa Siyentipiko. 2025;15:30179. https://doi.org/10.1038/s41598-025-15222-2