Някои метаболити, свързани със стволови клетки, функционират в чревните молекули, наречени

Биолозите от Масачузетския технологичен институт откриха неочакван ефект от кетогенни или богати на мазнини диети: Те показаха, че високите нива на кетонни тела, молекули, произведени от разграждането на мазнините, които помагат за поддържането на голям набор от възрастни стволови клетки, са от решаващо значение за което поддържа чревната лигавица здрава.

Изследователите също така откриха, че чревните стволови клетки произвеждат необичайно високи нива на кетонни тела, дори при липса на диета с високо съдържание на мазнини. Тези кетонни тела активират известен сигнален път, наречен прорез, показан преди това, за да помогне за регулиране на диференциацията на стволовите клетки.

„Кетонните тела са един от първите примери за това как един метаболит проявява съдба на стволови клетки в червата“, казва Омер Йълмаз, доцент по кариера за развитие на желязото и чанга по биология и член на Института за интегративно изследване на рака на MIT Koch. „Тези кетонни тела, за които обикновено се смята, че играят критична роля в поддържането на енергията по време на хранителен стрес, работят по пътя на Notch, за да подобрят функцията на стволовите клетки. Промените в нивата на кетонното тяло и в различните хранителни състояния или диети позволяват на стволовите клетки да се адаптират към различните игри. "

В проучване с мишки изследователите установяват, че кетогенната диета дава на чревните стволови клетки регенеративен тласък, който ги прави по-способни да се възстановят от увреждане на чревната лигавица, в сравнение със стволовите клетки на мишки при нормална диета.

Йълмаз е старши автор на изследването, което се появи в броя на Cell от 22 август. MIT postdoc Chia Wei Cheng е водещият автор на статията.

Неочаквана роля

Възрастните стволови клетки, които могат да бъдат диференцирани в много различни видове клетки, се намират в тъканите в цялото тяло. Тези стволови клетки са особено важни в червата, тъй като чревната лигавица се подменя на всеки няколко дни. Лабораторията Yilmaz ‘по-рано показа, че гладуването увеличава функцията на стволовите клетки при възрастни мишки, което диета с високо съдържание на мазнини може да стимулира бързия растеж на популациите от стволови клетки в червата.

В това проучване изследователите искат да изследват възможната роля на метаболизма във функцията на чревните стволови клетки. Чрез анализ на данните за генната експресия, Ченг открива, че няколко ензима, участващи в производството на кетонни тела, са по-богати на чревни стволови клетки, отколкото в други видове клетки.

Когато се консумира диета с много мазнини, клетките използват тези ензими, за да разграждат мазнините до кетонни тела, които тялото може да използва за гориво, при липса на въглехидрати. Тъй като обаче тези ензими са толкова активни в чревните стволови клетки, тези клетки имат необичайно високи нива на кетон в организма, дори когато се консумира нормална диета.

За тяхна изненада изследователите установиха, че кетоните стимулират сигналния път на Notch, за който е известно, че е от решаващо значение за регулиране на функциите на стволови клетки като регенериране на увредена тъкан.

„Чревните стволови клетки могат да генерират кетонни тела сами, а вие можете да поддържате собственото си стъбло, като прецизирате твърдо свързания път на развитие, който контролира клетъчната линия и съдбата“, казва Ченг.

При мишките изследователите показаха, че кетогенната диета увеличава този ефект и мишките на такава диета са по-способни да регенерират нова чревна тъкан. Когато изследователите хранеха мишките с диета с високо съдържание на захар, те видяха обратния ефект: производството на кетон и функцията на стволови клетки намаляха.

Функция на стволови клетки

Проучването помага да се отговори на някои въпроси от предишната работа на Yilmaz, показваща, че диетата на гладно и на високо съдържание на мазнини подобряват функцията на чревните стволови клетки. Новите доказателства сочат, че стимулирането на кетогенезата от всякакъв вид диета, която ограничава приема на въглехидрати, помага за разпространението на стволови клетки.

"Кетонните тела са силно индуцирани в червата по време на глад и играят важна роля в процеса на поддържане и засилване на активността на стволовите клетки", казва Йълмаз. „Когато храната не е лесно достъпна, може да се окаже, че червата трябва да поддържа функцията на стволовите клетки, така че когато хранителните вещества се напълнят, да имате набор от много активни стволови клетки, които да продължат да населяват отново клетките на Черва. "

Резултатите показват, че кетогенната диета намалява производството на кетон в червата, което може да бъде полезно за възстановяване на увреждания на чревната лигавица, които могат да възникнат при пациенти с рак при радиационно или химиотерапевтично лечение, казва Yilmaz.

Сега изследователите планират да проучат дали възрастните стволови клетки в други видове тъкани използват кетонни тела, за да регулират своята функция. Ключов въпрос е дали индуцираната от кетон активност на стволовите клетки може да участва в развитието на рак, тъй като има доказателства, че някои тумори, които възникват в червата и други тъкани, възникват от стволови клетки.

„Ако интервенцията стимулира разпространението на стволови клетки на популация от клетки, които служат за идентифициране на произхода на някои тумори, може ли такава интервенция потенциално да увеличи риска от рак? Това е нещо, което искаме да разберем ", казва Йълмаз. "Каква роля играят тези кетонни тела в ранните етапи на образуване на тумори и могат да движат този път твърде много, или чрез диета, или чрез имитация на малки молекули, ефектите от развитието на рака?" Просто не знаем отговора на тези въпроси. "