จุลินทรีย์ในฐานะเทรนเนอร์: แบคทีเรียที่เจริญเติบโตของเส้นใยกล้ามเนื้อ

มีงานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Scientific Reportsซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ "ประกอบ" จุลินทรีย์ในหนูขึ้นใหม่ และพบแบคทีเรียในลำไส้เฉพาะที่สามารถปรับปรุงสมรรถภาพทางกายและองค์ประกอบของกล้ามเนื้อได้อย่างมีนัยสำคัญ หลังจากปลูกถ่ายจุลินทรีย์ในมนุษย์เข้าไปในหนูและทดสอบจุลินทรีย์ที่เข้าร่วมการทดลองในภายหลัง ผู้เขียนได้ระบุแบคทีเรียสองชนิด ได้แก่ แลคโตบาซิลลัส จอห์นสันนี และลิโมซิแลคโตบาซิลลัส เรอูทีรี การให้แบคทีเรียเหล่านี้แก่หนูสูงอายุในระยะยาวช่วยปรับปรุงผลการทดสอบสมรรถภาพทางกาย เพิ่มมวลกล้ามเนื้อโครงร่างและพื้นที่หน้าตัดของเส้นใยกล้ามเนื้อ และในระดับโมเลกุลช่วยเพิ่มการแสดงออกของเครื่องหมายการสร้างกล้ามเนื้อ FST (โฟลลิสตาติน) และ IGF-1 งานวิจัยนี้ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 18 สิงหาคม 2568

ความเป็นมาของการศึกษา

ภาวะซาร์โคพีเนีย ซึ่งเป็นภาวะที่ความแข็งแรงและคุณภาพของกล้ามเนื้อโครงร่างลดลงตามอายุ จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการหกล้ม ความพิการ และการเสียชีวิต การแทรกแซงแบบเดิมๆ (เช่น การฝึกความแข็งแรง การได้รับโปรตีนอย่างเพียงพอ) ได้ผลดี แต่ผลกระทบยังมีจำกัดในผู้สูงอายุจำนวนมาก ดังนั้นจึงหันมาให้ความสนใจกับเป้าหมายใหม่ๆ มากขึ้น รวมถึงจุลินทรีย์ในลำไส้ หลักฐานที่สะสมเชื่อมโยงองค์ประกอบของจุลินทรีย์กับการเผาผลาญและการทำงานของกล้ามเนื้อ และยังชี้ให้เห็นว่าการเสริมโปรไบโอติกสามารถช่วยเพิ่มความแข็งแรงและสมรรถภาพการออกกำลังกายได้เล็กน้อย แม้ว่าจะมีการศึกษาหลายชิ้นที่ผลการศึกษาแตกต่างกัน

แนวคิดเรื่อง “แกนลำไส้-กล้ามเนื้อ” อาศัยกลไกหลายประการ ได้แก่ กรดไขมันสายสั้นที่จุลินทรีย์สังเคราะห์ขึ้นมีอิทธิพลต่อการเผาผลาญพลังงานของกล้ามเนื้อ จุลินทรีย์ควบคุมการอักเสบและความสมบูรณ์ของผนังลำไส้ และสัญญาณการเจริญเติบโตและความยืดหยุ่นจะถูกเปลี่ยนแปลงผ่านวิถีประสาทต่อมไร้ท่อ ในทางกลับกัน กิจกรรมทางกายยังช่วย “ปรับโครงสร้าง” องค์ประกอบของจุลินทรีย์ ซึ่งเป็นความสัมพันธ์แบบสองทาง สิ่งนี้สร้างพื้นฐานสำหรับการค้นหาสายพันธุ์ที่สนับสนุนการทำงานของกล้ามเนื้อในสิ่งมีชีวิตที่แก่ชราโดยเฉพาะ

อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ เราพบความสัมพันธ์มากมายและมีหลักฐานเชิงสาเหตุเพียงเล็กน้อยในระดับแบคทีเรียเฉพาะ บทความใหม่ในวารสารScientific Reportsได้ปิดช่องว่างนี้ลง ผู้เขียนได้ปลูกถ่ายจุลินทรีย์ในมนุษย์ลงในหนูก่อน และแสดงให้เห็นว่าความแปรผันของจุลินทรีย์ส่งผลต่อการทดสอบความแข็งแรงแตกต่างกัน จากนั้นจึงทดสอบการทำงานของจุลินทรีย์ที่เข้าร่วมการทดลอง และระบุสายพันธุ์หลักสองชนิด ได้แก่ แลคโตบาซิลลัส จอห์นสันนี และลิโมซิแลคโตบาซิลลัส เรอูทีรี การให้เชื้อสายพันธุ์เหล่านี้แก่หนูสูงอายุในระยะยาวช่วยเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ มวลกล้ามเนื้อ และพื้นที่หน้าตัด และในระดับเครื่องหมายโมเลกุล พบว่ามีการแสดงออกของ FST และ IGF-1 เพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ถึงผลในการส่งเสริมการเจริญเติบโต

ข้อสรุปเชิงปฏิบัติยังคงระมัดระวังจนถึงขณะนี้: นี่เป็นการศึกษาก่อนทางคลินิกที่น่าเชื่อถือและเป็นก้าวสำคัญสู่การใช้โปรไบโอติก “ป้องกันภาวะซาร์โคพีนิก” ที่จำเพาะสายพันธุ์ แต่การแปลผลสู่มนุษย์จำเป็นต้องมีการทดลองแบบสุ่มที่มีจุดสิ้นสุดแบบมีกำลังขับเคลื่อนและตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเชิงกลไก บทวิจารณ์ในปัจจุบันเน้นย้ำถึงศักยภาพของแลคโตบาซิลลัสในฐานะการรักษาเสริม แต่ยังรวมถึงความจำเป็นในการกำหนดมาตรฐานสายพันธุ์ ขนาดยา และระยะเวลาการให้ยา ก่อนที่จะให้คำแนะนำในวงกว้าง

ทดสอบแล้วเป็นอย่างไรบ้าง?

นักวิจัยได้ “ปรับค่าจุลินทรีย์ในลำไส้ให้เป็นศูนย์” ในหนูอายุ 9 เดือนด้วยยาปฏิชีวนะ และทำการปลูกถ่ายอุจจาระ โดยเป็นเวลาสามเดือน หนูได้รับอุจจาระผสมจากหนูโตเต็มวัยที่แข็งแรง 10 ตัว (ผู้บริจาคไม่มีโรคเรื้อรังและไม่ได้รับยาปฏิชีวนะ/โพรไบโอติกส์เมื่อเร็วๆ นี้) ความแข็งแรงและความคล่องตัวได้รับการประเมินโดยใช้การทดสอบอิสระสองแบบ ได้แก่ rotarod (ระยะเวลาที่ตกลงมาจากแท่งหมุน) และ wire suspension (ระยะเวลาในการยึด) ในขั้นตอนนี้ เป็นที่แน่ชัดแล้วว่าโปรไฟล์แบคทีเรียที่แตกต่างกันส่งผลต่อการทำงานของกล้ามเนื้อในลักษณะที่แตกต่างกัน การวิเคราะห์เปรียบเทียบจุลินทรีย์ในระบบทางเดินอาหารและอุจจาระแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบในช่องว่างของลำไส้มีความหลากหลายและสัมพันธ์กับตัวชี้วัดความแข็งแรงได้แม่นยำกว่า “อุจจาระ” จากกลุ่มแบคทีเรียชนิดต่างๆ L. johnsonii, L. reuteri และ Turicibacter sanguinis มี “การลอยตัวขึ้น” อย่างสม่ำเสมอทางสถิติ ซึ่งผู้เขียนสองคนแรกเลือกใช้วิธีการทดสอบการทำงาน

ต่อไปคือการทดลองโดยตรงกับหนูอายุ 12 เดือน: หลังจากทำความสะอาดลำไส้เป็นเวลาสั้นๆ หนูได้รับ L. johnsonii, L. reuteri หรือทั้งสองอย่างรวมกันทุกวันเป็นเวลาสามเดือน ผลลัพธ์คือระยะเวลาในการให้ rotarod และสารแขวนลอยเพิ่มขึ้นตั้งแต่เดือนแรกในกลุ่ม "แบคทีเรีย" โดยการให้ rotarod และสารแขวนลอยร่วมกันให้ผลการเปลี่ยนแปลงที่เด่นชัดที่สุด จากการตรวจทางเนื้อเยื่อวิทยา พื้นที่ตามขวางของเส้นใย (soleus, gastrocnemius และ long extensor of the fingers) มีค่ามากกว่าในกลุ่มควบคุม ในขณะเดียวกัน น้ำหนักตัวโดยรวมลดลง และมวลกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น บ่งชี้ถึงการปรับปรุงองค์ประกอบของร่างกาย ที่ระดับการแสดงออกของ mRNA พบว่า follistatin ในกลุ่ม L. johnsonii เพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า และ IGF-1 ก็สูงขึ้นในทุกกลุ่ม "แบคทีเรีย"

เหตุใดจึงจำเป็นเช่นนี้?

เมื่ออายุมากขึ้น ความแข็งแรงและคุณภาพของกล้ามเนื้อจะลดลง (ภาวะซาร์โคพีเนีย) และความเสี่ยงต่อการหกล้ม กระดูกหัก และการสูญเสียความสามารถในการพึ่งพาตนเองก็เพิ่มขึ้น แนวคิดเรื่อง “แกนลำไส้-กล้ามเนื้อ” เป็นที่ถกเถียงกันมานาน แต่ในที่นี้ เราจะนำเสนอหลักฐานการทำงานโดยตรงของสายพันธุ์เฉพาะ: L. johnsonii และ L. reuteri ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงความแข็งแรงและสัณฐานวิทยาของกล้ามเนื้อในการทดลองด้วย ผู้เขียนเสนอว่าผลกระทบนี้อาจเกิดขึ้นได้หลายวิถีทางพร้อมกัน ตั้งแต่การผลิตกรดไขมันสายสั้น การปรับการทำงานของไมโทคอนเดรีย ไปจนถึงการควบคุมวิถีการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ (ผ่าน FST/IGF-1)

มีอะไรใหม่ในวิทยาศาสตร์ (และอย่างระมัดระวัง - เกี่ยวกับ "ยาเพิ่มพลัง")

• ตัวสายพันธุ์เองนั้นสำคัญ เราไม่ได้พูดถึง "โปรไบโอติกโดยทั่วไป" แต่พูดถึงสายพันธุ์เฉพาะสองสายพันธุ์ ซึ่งได้รับการยืนยันอย่างอิสระจากการทดสอบพฤติกรรมสองแบบที่แตกต่างกัน และระบุโดยใช้การวิเคราะห์เชิงอนุพันธ์ (DESeq2)
• การทำงานร่วมกันเป็นคู่: การใช้ L. johnsonii + L. reuteri ร่วมกันทำให้ได้รับผลลัพธ์สูงสุดทั้งในด้านความแข็งแรงและพื้นที่ของเส้นใย ซึ่งบ่งชี้ถึงสูตรหลายสายพันธุ์ที่มีศักยภาพ
• ลำไส้สำคัญกว่าอุจจาระ ภาพจุลินทรีย์ในระบบทางเดินอาหาร "ภาพเหมือน" ให้ข้อมูลมากกว่าตัวอย่างอุจจาระ ซึ่งเป็นคำแนะนำเชิงปฏิบัติสำหรับกลยุทธ์การออกแบบในอนาคต

วิธีการทำงาน (สมมติฐานของผู้เขียน)

ในการอภิปราย นักวิจัยได้เชื่อมโยงการทำงานของกล้ามเนื้อที่ได้รับการปรับปรุงเข้ากับ:

• การฟื้นฟูไมโตคอนเดรียในกล้ามเนื้อที่เป็นไปได้ (การลดความเสียหายโดยไซโตโครมซีในงานวิจัยที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้สำหรับสายพันธุ์เหล่านี้)
• เพิ่มการผลิตกรดไขมันสายสั้นซึ่งช่วยปรับปรุงการสร้างและการเผาผลาญของกล้ามเนื้อ
• การกระตุ้นวิถีส่งเสริมการเจริญเติบโต ได้แก่ การเติบโตของ FST (สารต้านไมโอสแตติน) และ IGF-1
  การรวมกันของปัจจัยเหล่านี้สามารถเปลี่ยนสมดุลไปสู่ความแข็งแรงและศักยภาพออกซิเดชันของเส้นใยที่มากขึ้น กลไกต่างๆ จำเป็นต้องได้รับการอธิบายอย่างละเอียดในระดับ "โอมิกส์" ได้แก่ เมตาโบโลมิกส์ ทรานสคริปโตมิกส์ และโปรตีโอมิกส์

ข้อควรระวังก่อน

นี่คือแบบจำลองหนู การถ่ายโอนผลการทดลอง "ตามที่เป็น" สู่มนุษย์นั้นยังเร็วเกินไป ผู้เขียนได้เขียนไว้อย่างชัดเจนเกี่ยวกับความจำเป็นในการทดสอบในมนุษย์ ตั้งแต่ออร์แกนอยด์และแบบจำลองนอกร่างกาย ไปจนถึงการทดลองในประชากรและการทดลองทางคลินิก สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งคือ ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับการให้ยาในระยะยาว (หลายเดือน) และการเปลี่ยนแปลงเบื้องต้นของจุลินทรีย์ในสัตว์เกิดขึ้นได้จากการสุขาภิบาลอย่างเข้มข้น ซึ่งไม่ใช่สิ่งที่เราทำในคลินิก สุดท้าย Turicibacter sanguinis ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่สามที่มักเป็น "สายพันธุ์คู่" ในงานวิจัยนี้ไม่ได้รับการตรวจสอบความถูกต้องเชิงหน้าที่ แม้ว่าการเพิ่มความเข้มข้นของยาจะสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นเป้าหมายที่เป็นไปได้สำหรับการทดลองในอนาคต

สิ่งนี้หมายถึงอะไร “ในทางปฏิบัติ” ในปัจจุบัน?

• อาหารเสริม "โปรไบโอติกใดๆ" ไม่เทียบเท่ากับอาหารเสริม L. johnsonii และ L. reuteri - ส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ในโลกแห่งความเป็นจริงแตกต่างกันอย่างมาก
• เส้นทางสู่โปรไบโอติก "ป้องกันภาวะซาร์โคพีนิก" ต้องใช้ RCT ในมนุษย์ที่มีจุดสิ้นสุดของความแข็งแรง (การจับไดนาโมมิเตอร์ การทดสอบยืนและเดิน ความเร็วในการเดิน) การวัดสัณฐานของกล้ามเนื้อ และเครื่องหมายการเผาผลาญ
• หากสมมติฐานได้รับการยืนยัน เป้าหมายก็ชัดเจน ได้แก่ กลุ่มผู้สูงอายุ ผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงต่อภาวะซาร์โคพีเนีย/อาการอ่อนแรงหลังการตรึง และนักกีฬาในระยะฟื้นฟูสมรรถภาพ ณ ขณะนี้ นี่เป็นการศึกษาก่อนทางคลินิกที่น่าสนใจ และเป็นพื้นฐานสำหรับการทดลองที่ได้รับการออกแบบอย่างรอบคอบ

ที่มา: Ahn JS., Kim HM., Han EJ., Hong ST., Chung HJ. การค้นพบจุลินทรีย์ในลำไส้ที่ส่งผลต่อการเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อรายงานทางวิทยาศาสตร์ 2025;15:30179. https://doi.org/10.1038/s41598-025-15222-2