ميكروبيوتا كمدرب: البكتيريا التي تُنمّي ألياف العضلات

نُشرت دراسة في مجلة " التقارير العلمية " أعاد فيها العلماء تجميع ميكروبات الفئران، ووجدوا بكتيريا معوية محددة يمكنها تحسين أداء القوة وتكوين العضلات بشكل ملحوظ. بعد زرع ميكروبات بشرية في الفئران، واختبارها لاحقًا على بكتيريا مرشحة، حدد الباحثون نوعين: Lactobacillus johnsonii وLimosilactobacillus reuteri. أدى إعطاء هذه البكتيريا على المدى الطويل للفئران المتقدمة في السن إلى تحسين نتائج اختبارات القوة، وزيادة كتلة العضلات الهيكلية ومساحة المقطع العرضي لألياف العضلات، وعلى المستوى الجزيئي، زاد التعبير عن علامتي FST (فوليستاتين) وIGF-1 المُجددتين للعضلات. نُشر هذا العمل في 18 أغسطس/آب 2025.

خلفية الدراسة

يزيد فقدان العضلات الهيكلية (Sarcopenia)، وهو انخفاض في قوة وجودة العضلات مع التقدم في السن، من خطر السقوط والإعاقة والوفاة. تُجدي التدخلات التقليدية (مثل تمارين المقاومة وتناول كمية كافية من البروتين) نفعًا، لكن تأثيرها محدود لدى العديد من كبار السن، لذا يتحول الاهتمام إلى أهداف جديدة، بما في ذلك ميكروبيوم الأمعاء. تربط الأدلة المتراكمة تكوين ميكروبيوم الأمعاء بأيض العضلات ووظائفها، بل وتشير إلى أن مكملات البروبيوتيك يمكن أن تُحسّن بشكل طفيف من القوة والأداء الرياضي، على الرغم من تباين النتائج في مختلف الدراسات.

تعتمد فكرة "محور الأمعاء والعضلات" على عدة آليات: فالأحماض الدهنية قصيرة السلسلة التي تُنتجها الميكروبات تؤثر على استقلاب طاقة العضلات؛ وتُعدّل الميكروبات الالتهاب وسلامة الحاجز المعوي؛ وتتغير إشارات النمو واللدونة عبر مسارات الغدد الصماء العصبية. ويؤدي النشاط البدني بدوره إلى "إعادة هيكلة" التركيب الميكروبي - وهي علاقة متبادلة. وهذا يُهيئ الأساس للبحث عن سلالات تدعم تحديدًا وظيفة العضلات لدى الكائنات المُسنّة.

حتى وقت قريب، كانت لدينا ارتباطات كثيرة مع أدلة سببية قليلة على مستوى بكتيريا محددة. تُسدّ دراسة جديدة نُشرت في مجلة "التقارير العلمية" جزءًا من هذه الفجوة: زرع الباحثون أولاً ميكروبات بشرية في الفئران، وأظهروا أن اختلافاتها تؤثر على اختبارات القوة بشكل مختلف، ثم اختبروا السلالات المرشحة وظيفيًا، وحددوا نوعين رئيسيين، هما Lactobacillus johnsonii وLimosilactobacillus reuteri. أدى إعطاء هذه السلالات للفئران المسنة على المدى الطويل إلى زيادة قوة العضلات وكتلتها ومساحة المقطع العرضي، وعلى مستوى المؤشرات الجزيئية، زاد التعبير عن FST وIGF-1، مما يشير إلى تأثير مُعزّز للنمو.

الاستنتاج العملي حذر حتى الآن: هذه دراسة ما قبل سريرية مقنعة، وخطوة نحو استخدام بروبيوتيك "مضاد لفقدان الوزن" خاص بسلالة معينة، إلا أن تطبيقه على البشر يتطلب تجارب عشوائية ذات نقاط نهاية قوية ومؤشرات حيوية آلية. تُبرز المراجعات الحالية إمكانات العصيات اللبنية كعلاج مساعد، ولكنها تُشير أيضًا إلى ضرورة توحيد السلالات والجرعات والمدة قبل تقديم توصيات عامة.

كيف تم اختبار ذلك؟

قام الباحثون أولاً "بتصفية" فلورا الأمعاء لفئران عمرها 9 أشهر بالمضادات الحيوية وأجروا عملية زرع براز: لمدة ثلاثة أشهر، أعطيت الحيوانات مزيجًا من البراز من 10 بالغين أصحاء (متبرعون بدون أمراض مزمنة وبدون تناول مضادات حيوية / بروبيوتيك مؤخرًا). تم تقييم القوة وخفة الحركة باستخدام اختبارين مستقلين: rotarod (وقت السقوط من قضيب دوار) وتعليق السلك (وقت الإمساك). بالفعل في هذه المرحلة، أصبح من الواضح أن الملامح البكتيرية المختلفة تؤثر على وظيفة العضلات بطرق مختلفة. أظهر التحليل المقارن للجهاز الهضمي وميكروبات البراز أن التركيب في تجويف الأمعاء أكثر تنوعًا ويرتبط بدقة أكبر بمقاييس القوة من "قالب البراز". من مجموعة من الأنواع المختلفة، "طفت" L. johnsonii و L. reuteri و Turicibacter sanguinis إحصائيًا باستمرار؛ اختار المؤلفان الأولان للاختبار الوظيفي.

بعد ذلك، أُجريت تجربة مباشرة على فئران بعمر ١٢ شهرًا: بعد تعقيم معوي قصير، أُعطيت الحيوانات بكتيريا L. johnsonii أو L. reuteri أو مزيج منهما يوميًا لمدة ثلاثة أشهر. وكانت النتيجة زيادة في مدة بقاء الحيوانات على جهاز الروتارود والمعلق منذ الشهر الأول في المجموعات "البكتيرية"، حيث أعطى المزيج ديناميكيات أكثر وضوحًا. نسيجيًا، كانت المساحة العرضية للألياف (عضلة باطن القدم، وعضلة الساق، والعضلة الباسطة الطويلة للأصابع) أكبر منها في المجموعة الضابطة؛ وفي الوقت نفسه، انخفض وزن الجسم ككل، وازدادت كتلة العضلات، مما يشير إلى تحسن في تكوين الجسم. على مستوى التعبير عن الرنا المرسال، تضاعف تقريبًا الفوليستاتين في مجموعة L. johnsonii، وكان عامل النمو الشبيه بالأنسولين IGF-1 أعلى أيضًا في جميع الفروع "البكتيرية".

لماذا قد يكون هذا ضروريا؟

مع التقدم في السن، تتراجع قوة العضلات وجودتها (ضمور العضلات)، وتزداد مخاطر السقوط والكسور وفقدان الاستقلالية. لطالما ثار جدل حول مفهوم "المحور المعوي العضلي"، ولكننا نقدم هنا أدلة وظيفية مباشرة لسلالات محددة: لا ترتبط L. johnsonii وL. reuteri بتحسين الأداء فحسب، بل تُحسّنان أيضًا القوة وشكل العضلات في التجربة. ويشير الباحثون إلى أن هذا التأثير قد يحدث عبر عدة مسارات في آن واحد - بدءًا من إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة وتعديل وظيفة الميتوكوندريا وصولًا إلى تنظيم مسارات نمو العضلات (عبر FST/IGF-1).

ما الجديد في العلوم (وبعناية - حول "حبة الطاقة")

• السلالة نفسها مهمة. نحن لا نتحدث عن "البروبيوتيك بشكل عام"، بل عن سلالتين محددتين، تم تأكيدهما بشكل مستقل في اختبارين سلوكيين مختلفين، وتم تحديدهما باستخدام التحليل التفاضلي (DESeq2).
• التآزر في الزوج: أنتج الإعطاء المشترك لـ L. johnsonii + L. reuteri أعظم المكاسب في كل من القوة ومنطقة الألياف، مما يشير إلى صيغ متعددة السلالات المحتملة.
• الأمعاء أهم من البراز. صورة ميكروبات الجهاز الهضمي أكثر إفادة من عينات البراز، وهي تلميح عملي لاستراتيجيات التصميم المستقبلية.

كيف يعمل (فرضيات المؤلفين)

وفي المناقشة، ربط الباحثون تحسن وظيفة العضلات بما يلي:

• التطبيع المحتمل للميتوكوندريا في العضلات (تقليل الضرر الناجم عن السيتوكروم سي في الأعمال الموصوفة سابقًا لهذه الأنواع)؛
• زيادة إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، والتي تعمل على تحسين عملية بناء العضلات والتمثيل الغذائي؛
• تنشيط مسارات تعزيز النمو - نمو FST (مضاد الميوستاتين) وIGF-1.
  يمكن لمزيج هذه العوامل أن يُحسّن التوازن نحو قوة أكبر وإمكانات أكسدة أكبر للألياف. يجب تفصيل الآليات على مستويات "الأوميكس" - الأيض، والنسخ، والبروتينات.

الحذر أولا

هذا نموذج فأر؛ ونقل النتائج "كما هي" إلى البشر سابق لأوانه. ويكتب المؤلفون صراحةً عن ضرورة إجراء الاختبارات على البشر - بدءًا من العضيات والنماذج خارج الجسم الحي، وصولًا إلى التجارب السكانية والسريرية. ومن المهم أيضًا أن التأثير يعتمد على فترة استخدام طويلة (أشهر)، وأن التغييرات الأولية في ميكروبات الحيوانات قد تحققت من خلال إجراءات تعقيم صارمة - وهذا ليس ما نفعله في العيادات. وأخيرًا، لم يخضع النوع الثالث، وهو غالبًا "رفيق" في هذا العمل، وهو نوع "Turicibacter sanguinis"، للتحقق الوظيفي، على الرغم من أن إثراءه تزامن باستمرار مع زيادة في قوته - وهو هدف محتمل للتجارب المستقبلية.

ماذا يعني هذا "في الممارسة العملية" اليوم؟

• "أي مكملات بروبيوتيك" لا تساوي مكملات L. johnsonii و L. reuteri - تركيب المنتج في العالم الحقيقي يختلف بشكل كبير؛
• يتطلب الطريق إلى البروبيوتيك "المضاد لفقدان العضلات" تجارب عشوائية محكومة بشرية مع نقاط نهاية للقوة (قبضة الدينامومتر، واختبار الوقوف والانطلاق، وسرعة المشي)، وقياس شكل العضلات والعلامات الأيضية؛
• إذا تأكدت هذه الفرضية، فسيكون الهدف واضحًا: الفئات العمرية الأكبر، والمرضى المعرضون لخطر فقدان العضلات/الضعف بعد التثبيت، والرياضيون في مراحل إعادة التأهيل. في الوقت الحالي، تُعدّ هذه دراسة ما قبل سريرية مثيرة للاهتمام، وأساسًا لتجارب مُصممة بعناية.

المصدر: آن جيه إس، كيم إتش إم، هان إي جيه، هونغ إس تي، تشونغ إتش جيه. اكتشاف الكائنات الدقيقة المعوية التي تؤثر على تحسين قوة العضلات. التقارير العلمية. ٢٠٢٥؛ ١٥:٣٠١٧٩. https://doi.org/10.1038/s41598-025-15222-2