Určité metabolity spojené s kmeňovými bunkami fungujú v črevných molekulách tzv
Biológovia MIT objavili neočakávaný účinok ketogénnych diét bohatých na tuky: Ukázali, že vysoká hladina ketolátok, molekúl produkovaných odbúravaním tukov, ktoré pomáhajú udržiavať veľkú zásobu dospelých kmeňových buniek, sú rozhodujúce pre ktoré udržuje črevnú sliznicu zdravú.
Vedci tiež zistili, že črevné kmeňové bunky produkujú abnormálne vysoké hladiny ketolátok aj pri absencii diéty s vysokým obsahom tukov. Tieto ketónové telieska aktivujú známu signálnu cestu zvanú zárez, o ktorej sa predtým preukázalo, že pomáha regulovať diferenciáciu kmeňových buniek.
„Ketónové telieska sú jedným z prvých príkladov toho, ako metabolit vykazuje osud kmeňových buniek v čreve,“ hovorí Omer Yilmaz, docent biológie pre kariérny rozvoj v odbore železa a changu a člen Inštitútu pre integrovaný výskum rakoviny MIT Koch. „Tieto ketónové telieska, o ktorých sa bežne predpokladá, že hrajú rozhodujúcu úlohu pri udržiavaní energie v čase výživového stresu, fungujú cestou Notch na zlepšenie funkcie kmeňových buniek. Zmeny hladín ketónového tela a rôznych výživových stavov alebo diét umožňujú kmeňovým bunkám prispôsobiť sa rôznym hrám. ““
V štúdii s myšami vedci zistili, že ketogénna strava poskytla črevným kmeňovým bunkám regeneračnú podporu, vďaka ktorej sa lepšie zotavili z poškodenia črevnej výstelky v porovnaní s kmeňovými bunkami myší s normálnou stravou.
Yilmaz je hlavným autorom štúdie, ktorá sa objavila v časopise Cell z 22. augusta. Postdoktorát MIT Chia Wei Cheng je hlavným autorom príspevku.
Nečakaná rola
Dospelé kmeňové bunky, ktoré možno diferencovať na mnoho rôznych typov buniek, sa nachádzajú v tkanivách v tele. Tieto kmeňové bunky sú obzvlášť dôležité v črevách, pretože črevná výstelka sa vymieňa každých pár dní. Laboratórium Yilmaz už predtým preukázalo, že pôst zvyšuje funkciu kmeňových buniek u starších myší, čo môže diéta s vysokým obsahom tukov stimulovať rýchly rast populácií kmeňových buniek v črevách.
V tejto štúdii chceli vedci preskúmať možnú úlohu metabolizmu vo funkcii črevných kmeňových buniek. Analýzou údajov o génovej expresii Cheng zistil, že niekoľko enzýmov zapojených do produkcie ketolátok je v črevných kmeňových bunkách hojnejšie ako v iných druhoch buniek.
Keď sa konzumuje strava s vysokým obsahom tukov, bunky používajú tieto enzýmy na odbúravanie tukov na ketolátky, ktoré telo môže využívať ako palivo, pri absencii sacharidov. Pretože však tieto enzýmy sú také aktívne v črevných kmeňových bunkách, majú tieto bunky abnormálne vysoké hladiny ketónov v tele, aj keď sa konzumujú bežná strava.
Na svoje prekvapenie vedci zistili, že ketóny stimulujú signálnu dráhu Notch, o ktorej je známe, že je rozhodujúca pre reguláciu funkcií kmeňových buniek, ako je regenerácia poškodeného tkaniva.
„Črevné kmeňové bunky môžu vytvárať ketónové telieska sami a vy, aby ste si udržali svoju vlastnú stonavosť doladením pevne zapojenej evolučnej dráhy, ktorá riadi bunkovú líniu a osud,“ hovorí Cheng.
U myší vedci preukázali, že ketogénna strava tento efekt zvýšila a myši pri takejto strave boli schopné lepšie regenerovať nové črevné tkanivo. Keď vedci kŕmili myši stravou s vysokým obsahom cukru, zaznamenali opačný efekt: znížila sa produkcia ketónov aj funkcia kmeňových buniek.
Funkcia kmeňových buniek
Štúdia pomáha odpovedať na niektoré predchádzajúce práce Yilmazovej, ktoré ukazujú, že diéty nalačno aj s vysokým obsahom tukov zlepšujú funkciu črevných kmeňových buniek. Nové dôkazy naznačujú, že stimulácia ketogenézy akýmkoľvek typom stravy, ktorá obmedzuje príjem sacharidov, pomáha množeniu kmeňových buniek.
„Ketónové telieska sú počas hladovania silne indukované v črevách a hrajú dôležitú úlohu v procese udržiavania a zvyšovania aktivity kmeňových buniek,“ hovorí Yilmaz. „Ak jedlo nie je ľahko dostupné, je možné, že črevá musia udržiavať funkciu kmeňových buniek, takže keď budú výživné látky plné, máte k dispozícii skupinu veľmi aktívnych kmeňových buniek, ktoré môžu repopulovať bunky Vnútornosti. “
Výsledky naznačujú, že ketogénna strava zvyšuje produkciu ketónového tela v čreve, čo by mohlo byť užitočné pri liečbe poškodenia črevnej výstelky, ktoré sa môže vyskytnúť u pacientov s rakovinou pri liečbe ožarovaním alebo chemoterapiou, hovorí Yilmaz.
Vedci teraz plánujú preskúmať, či dospelé kmeňové bunky v iných druhoch tkanív používajú ketolátky na reguláciu svojej funkcie. Kľúčovou otázkou je, či by aktivita kmeňových buniek indukovaná ketónmi mohla byť zahrnutá do vývoja rakoviny, pretože existuje dôkaz, že niektoré nádory, ktoré vznikajú v črevách a iných tkanivách, pochádzajú z kmeňových buniek.
„Ak zásah podporuje šírenie kmeňových buniek v populácii buniek, ktoré slúžia na identifikáciu pôvodu niektorých nádorov, môže takýto zásah potenciálne zvýšiť riziko rakoviny? To je niečo, čo chceme pochopiť, “hovorí Yilmaz. „Akú úlohu zohrávajú tieto ketónové telieska v počiatočných fázach tvorby nádorov a môžu túto cestu viesť príliš veľa, a to buď prostredníctvom stravy, alebo mimikier malých molekúl, účinkov vývoja rakoviny?“ Len na tieto otázky nepoznáme odpoveď. ““