Nefropatia cukrzycowa i mikrobiota jelitowa: nowe dane o działaniu szczepu CMU-pb-7

Probiotyk Lactobacillus rhamnosus CMU-pb-7 może łagodzić uszkodzenie nerek w przebiegu nefropatii cukrzycowej – wynika z badania przeprowadzonego w szczurzym modelu choroby wywołanej dietą wysokotłuszczową i streptozotocyną. Autorzy pracy wskazują, że obserwowany efekt renoprotekcyjny może być związany z poprawą wybranych parametrów metabolicznych i nerkowych, ograniczeniem stresu oksydacyjnego, zwiększeniem stężenia krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, zwłaszcza maślanu, oraz aktywacją szlaku antyoksydacyjnego Nrf2/HO-1/Gpx4.

W artykule:

• szczep probiotyczny Lactobacillus rhamnosus CMU-pb-7 w modelu nefropatii cukrzycowej
• wpływ interwencji na cholesterol, triglicerydy, azot mocznikowy i kreatyninę w surowicy
• łagodzenie zmian włóknieniowych w śródmiąższu nerek
• rola stresu oksydacyjnego i szlaku Nrf2/HO-1/Gpx4
• znaczenie maślanu i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych
• ograniczenia badania oraz potrzeba dalszych analiz przedklinicznych i klinicznych

Lactobacillus rhamnosus CMU-pb-7 a nefropatia cukrzycowa

Badanie opublikowane w czasopiśmie Current Molecular Pharmacology wykazało, że szczep probiotyczny Lactobacillus rhamnosus CMU-pb-7 wywierał działanie ochronne na nerki w szczurzym modelu nefropatii cukrzycowej indukowanej dietą wysokotłuszczową oraz streptozotocyną. Nefropatia cukrzycowa pozostaje jednym z najważniejszych przewlekłych powikłań cukrzycy i jedną z głównych przyczyn schyłkowej niewydolności nerek na świecie.

Badanie, prowadzone przez dr. Jinchenga Zenga i dr. Shaobo Wanga z Guangdong Medical University, dostarcza danych sugerujących, że konkretny szczep probiotyczny może wpływać nie tylko na wybrane parametry metaboliczne, lecz także na mechanizmy oksydacyjne i procesy włóknienia w tkance nerkowej. Autorzy wskazują, że CMU-pb-7 może być potencjalnym kierunkiem dalszych badań nad wspomagającymi strategiami postępowania w cukrzycowej chorobie nerek.

Model badawczy: dieta wysokotłuszczowa i streptozotocyna

W badaniu wykorzystano model zwierzęcy, w którym nefropatia cukrzycowa została wywołana przez połączenie diety wysokotłuszczowej oraz streptozotocyny. Jest to często stosowany eksperymentalny model cukrzycy i jej powikłań nerkowych, ponieważ pozwala odtworzyć część zaburzeń obserwowanych w przebiegu cukrzycy, w tym hiperglikemię, dyslipidemię, stres oksydacyjny, pogorszenie czynności nerek oraz zmiany strukturalne w tkance nerkowej.

Autorzy oceniali wpływ podawania szczepu CMU-pb-7 na ogólny stan zwierząt, parametry biochemiczne surowicy, markery stresu oksydacyjnego, obraz histopatologiczny nerek oraz ekspresję elementów szlaku Keap1/Nrf2/HO-1/Gpx4, analizowaną z użyciem metod takich jak immunohistochemia, RT-PCR i Western blot.

Poprawa wybranych parametrów biochemicznych u zwierząt z nefropatią cukrzycową

Według autorów podawanie CMU-pb-7 poprawiało ogólną kondycję szczurów z nefropatią cukrzycową oraz korzystnie wpływało na profil biochemiczny surowicy. W grupie otrzymującej probiotyk zaobserwowano zmniejszenie stężenia cholesterolu całkowitego o 36,30%, triglicerydów o 55,10% oraz kreatyniny w surowicy o 39,70%. W opisach badania wskazywano również na poprawę stężenia azotu mocznikowego we krwi, czyli BUN.

Obniżenie stężenia kreatyniny i poprawa parametrów azotowych sugerują korzystny wpływ interwencji na czynność nerek w tym modelu eksperymentalnym. Z kolei redukcja cholesterolu i triglicerydów wskazuje na możliwy wpływ szczepu probiotycznego na zaburzenia metaboliczne towarzyszące cukrzycy. Jest to istotne, ponieważ dyslipidemia może nasilać uszkodzenie nerek, stres oksydacyjny, dysfunkcję śródbłonka i procesy prowadzące do przewlekłej przebudowy tkanki nerkowej.

Łagodzenie włóknienia i poprawa wskaźników obrony antyoksydacyjnej

Istotnym elementem pracy była ocena zmian strukturalnych w nerkach. Badacze wykazali, że CMU-pb-7 łagodził włóknienie śródmiąższowe nerek obserwowane u zwierząt z nefropatią cukrzycową. Włóknienie śródmiąższowe jest jednym z kluczowych procesów prowadzących do postępującej utraty czynności nerek, ponieważ wiąże się z przebudową tkanki, uszkodzeniem mikrośrodowiska kanalikowo-śródmiąższowego oraz utrwalaniem przewlekłego uszkodzenia.

Podawanie probiotyku poprawiało również wskaźniki obrony antyoksydacyjnej w tkance nerkowej. Autorzy odnotowali istotny wzrost poziomu glutationu oraz aktywności dysmutazy ponadtlenkowej, a jednocześnie zmniejszenie stężenia dialdehydu malonowego i jonów Fe²⁺. Zmiany te wskazują na redukcję stresu oksydacyjnego i ograniczenie procesów związanych między innymi z peroksydacją lipidów.

Glutation i dysmutaza ponadtlenkowa należą do podstawowych elementów komórkowej obrony antyoksydacyjnej. Dialdehyd malonowy jest markerem peroksydacji lipidów, natomiast zwiększona dostępność żelaza dwuwartościowego może sprzyjać powstawaniu reaktywnych form tlenu i uszkodzeniu komórek. W kontekście nefropatii cukrzycowej ograniczenie tych zjawisk może mieć znaczenie dla ochrony kanalików nerkowych i śródmiąższu, choć skala takiego efektu u ludzi wymagałaby osobnej oceny klinicznej.

Szlak Nrf2/HO-1/Gpx4 jako potencjalny mechanizm ochronny

Analiza mechanistyczna wykazała, że podawanie CMU-pb-7 aktywowało w nerkach szlak antyoksydacyjny Nrf2/HO-1/Gpx4. Autorzy zaobserwowali odwrócenie supresji genów ochronnych występującej w cukrzycowo zmienionej tkance nerkowej.

Nrf2 jest ważnym czynnikiem transkrypcyjnym regulującym ekspresję licznych genów odpowiedzialnych za odpowiedź antyoksydacyjną, detoksykację i ochronę komórkową. HO-1, czyli oksygenaza hemowa 1, uczestniczy w odpowiedzi cytoprotekcyjnej na stres oksydacyjny, natomiast Gpx4, czyli peroksydaza glutationowa 4, odgrywa istotną rolę w ograniczaniu peroksydacji lipidów i ochronie komórek przed uszkodzeniem oksydacyjnym.

Wyniki badania sugerują, że aktywacja osi Nrf2/HO-1/Gpx4 może być jednym z mechanizmów odpowiedzialnych za działanie ochronne CMU-pb-7 w eksperymentalnym modelu nefropatii cukrzycowej. Jest to szczególnie interesujące w kontekście cukrzycowej choroby nerek, w której stres oksydacyjny, uszkodzenie komórek kanalikowych i przewlekła aktywacja szlaków zapalno-włóknieniowych uczestniczą w progresji choroby.

Rola maślanu i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych

Interesującą obserwacją było wyraźne zwiększenie stężenia krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych w osoczu zwierząt otrzymujących CMU-pb-7, zwłaszcza maślanu. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe są metabolitami powstającymi między innymi w wyniku fermentacji bakteryjnej w jelicie. Coraz więcej badań wskazuje, że mogą one wpływać na metabolizm gospodarza, integralność bariery jelitowej, odpowiedź immunologiczną, stan zapalny oraz funkcję narządów odległych, w tym nerek.

Aby sprawdzić znaczenie maślanu, badacze przeprowadzili również eksperymenty in vitro z użyciem komórek HK-2 stymulowanych końcowymi produktami zaawansowanej glikacji, czyli AGEs. Komórki HK-2 są linią ludzkich komórek nabłonka kanalików proksymalnych, często wykorzystywaną w badaniach nad mechanizmami uszkodzenia kanalikowego.

W doświadczeniach komórkowych podanie maślanu istotnie zmniejszało stres oksydacyjny poprzez aktywację tego samego szlaku Nrf2/HO-1/Gpx4. Wyniki te wspierają hipotezę, że działanie CMU-pb-7 może być częściowo pośredniczone przez zwiększenie dostępności maślanu i jego wpływ na mechanizmy antyoksydacyjne w komórkach nerkowych.

Co oznaczają te wyniki dla dalszych badań?

Autorzy pracy podsumowali, że CMU-pb-7 łagodził dysfunkcję nerek u szczurów z nefropatią cukrzycową prawdopodobnie przez zmniejszanie stresu oksydacyjnego dzięki aktywacji nerkowego szlaku Nrf2/HO-1/Gpx4, w mechanizmie częściowo pośredniczonym przez maślan.

Pomimo obiecujących wyników badacze zwracają uwagę na istotne ograniczenia. Konieczna jest między innymi swoista walidacja funkcjonalna związana z Nrf2, aby jednoznaczniej potwierdzić udział tego szlaku w obserwowanym efekcie ochronnym. Potrzebne są również badania kliniczne, które pozwolą ocenić skuteczność i bezpieczeństwo CMU-pb-7 u ludzi z cukrzycową chorobą nerek.

Na obecnym etapie wyniki należy traktować jako dane przedkliniczne. Badanie wzmacnia jednak rosnące zainteresowanie osią jelito–nerka oraz możliwością modulowania mikrobioty jelitowej i jej metabolitów w celu wpływania na mechanizmy uczestniczące w przewlekłym uszkodzeniu nerek. Szczególne znaczenie może mieć tu identyfikacja konkretnych szczepów probiotycznych, ponieważ działania biologiczne probiotyków są zwykle szczepozależne i nie powinny być automatycznie uogólniane na cały gatunek bakterii.

Źródło: Current Molecular Pharmacology, Lactobacillus rhamnosus CMU-pb-7 alleviates diabetic nephropathy in a high-fat diet-streptozotocin rat model.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cmp.2026.03.005