Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Поголодайте перед радиотерапией

Ученые из университета Пенсильвании, работающие под руководством адъюнкт-профессора Кристофера Ленгнера (Christopher Lengner), обнаружили клетки, ответственные за улучшение способности ткани кишечника к регенерации в условиях низкокалорийной диеты.

Intestines.jpg

У мышей, имеющих неограниченный доступ к пище, воздействие радиации подавляет (слева) регенерацию клеток кишечника (красного цвета), тогда как животные, содержащиеся на низкокалорийной диете, демонстрируют повышенную регенеративную способность тканей кишечника (справа).

Эксперименты на животных уже давно показали, что значительное ограничение калорийности рациона – на 40% ниже нормы – увеличивает продолжительность здоровой жизни, продолжительность свободного от болезней периода старения и даже общую продолжительность жизни практически всех использованных животных моделей. Дальнейшие исследования продемонстрировали, что животные, содержащиеся на низкокалорийной диете, также способны к лучшей регенерации различных тканей после повреждений.

На протяжении долгого времени специалистам не удавалось идентифицировать механизмы, опосредующие эти положительные эффекты. Согласно одной из теорий, низкокалорийная диета замедляет возрастную дегенерацию и обеспечивает улучшенную регенеративную функцию за счет повышения целостности и активности взрослых стволовых клеток, находящихся в определенных тканях и дающих начало разным типам клеток, формирующим эту ткань.

В своей более ранней работе авторы изучали механизмы, помогающие стволовым клеткам кишечника противостоять повреждениям ДНК. К этому их подвело предположение, что низкокалорийная диета каким-то образом способствует этому.

Более поздние исследования были посвящены изучению влияния низкокалорийной диеты на активные стволовые клетки. Эти клетки ответственны за ежедневное обновление ткани, при этом известно, что они чрезмерно чувствительны к повреждениям ДНК, в том числе при воздействии ионизирующего излучения. Поэтому очень маловероятно, что именно эти клетки опосредуют усиление регенерации в условиях низкокалорийной диеты.

Вместо того, чтобы изучать эти клетки, авторы обратили свое внимание на другую популяцию стволовых клеток кишечника, известную как резервные стволовые клетки. Ранее они, а также другие исследовательские группы продемонстрировали, что эти клетки обычно находятся в состоянии покоя и невосприимчивы к действию химиотерапии и радиоактивного излучения. При сильных повреждениях, приводящих к уничтожению активных стволовых клеток, эти резервные клетки «пробуждаются» и регенерируют пострадавшие ткани.

В поисках подтверждения своей гипотезы исследователи проанализировали реакцию данной субпопуляции стволовых клеток мышиного кишечника на низкокалорийную диету, а также последующее облучение.

При содержании животных на рационе, калорийность которого на 40% ниже нормы, популяция резервных стволовых клеток увеличивалась в 5 раз. Парадоксально, но, согласно сделанным наблюдениям, скорость деления этих клеток замедлялась. Авторы планируют заняться поиском разгадки этого феномена в ближайшем будущем.

При избирательном уничтожении резервных стволовых клеток в кишечнике мышей, содержащихся на низкокалорийной диете, способность к регенерации снижалась в два раза, что свидетельствует о важной роли этих клеток в механизмах, лежащих в основе положительных эффектов низкокалорийной диеты.

Для расшифровки этих механизмов авторы сравнили экспрессию генов у нормальных животных и мышей, содержащихся на низкокалорийной диете. Как и ожидалось, для резервных стволовых клеток характерно подавление многих сигнальных путей, регулируемых белковым комплексом mTOR (белок-мишень рапамицина млекопитающих), получившим наибольшую известность как комплекс, регистрирующий питательные вещества.

Ранее исследователи, изучавшие другие типы тканей, продемонстрировали, что активация mTOR может выводить клетки из состояния покоя, что является необходимым условием для запуска процесса регенерации. В своей работе авторы установили, что резервные стволовые клетки имеют низкую активность mTOR, которая еще больше снижается в условиях низкокалорийной диеты. При этом низкая активность mTOR коррелировала с устойчивостью к повреждениям.

В то же время после прекращения повреждающего воздействия активация mTOR необходима для запуска процесса регенерации. Интересен тот факт, что у мышей, содержащихся на низкокалорийной диете, эта активация происходит более эффективно, даже несмотря на изначально инактивированное состояние данного белкового комплекса. Этот феномен еще до конца не ясен.

Для получения подтверждения того, что mTOR регулирует активность резервных стволовых клеток, авторы провели эксперименты с активирующей mTOR аминокислотой лейцином и рапамицином – препаратом, ингибирующим mTOR. Как и ожидалось, под действием лейцина эти клетки начинали активно пролиферировать, тогда как рапамицин блокировал их деление.

Предварительное обогащение лейцином корма мышей делало резервные стволовые клетки их кишечника более чувствительными к радиоактивному облучению, одновременно снижая их способность к регенерации ткани после радиационного повреждения, тогда как добавление в корм рапамицина защищало стволовые клетки, удерживая их в состоянии покоя.

Однако авторы предупреждают, что рапамицин не может использоваться как замена низкокалорийной диеты, так как он будет продолжать блокировать активацию mTOR даже после прекращения повреждающего воздействия, лишая резервные стволовые клетки способности активироваться и регенерировать ткань кишечника. Они подчеркивают, что на сегодняшний день не существует препарата, полностью воспроизводящего эффекты низкокалорийной диеты, поэтому добиться этих эффектов можно только сокращением употребляемых калорий.

Исследователи надеются в ближайшем будущем более детально разобраться во вскрытом ими механизме и выяснить, какие сигнальные молекулы способны модулировать активацию резервных стволовых клеток.

Статья Maryam Yousefi et al. Calorie Restriction Governs Intestinal Epithelial Regeneration through Cell-Autonomous Regulation of mTORC1 in Reserve Stem Cells опубликована в журнале Stem Cell Reports.

Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Pennsylvania: Low-calorie Diet Enhances Intestinal Regeneration After Injury.


Читать статьи по темам:

низкокалорийная диета регенерация взрослые стволовые клетки Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Добавки не будет

Ограничение калорийности диеты продлило жизнь множества животных, от дрожжей и червей до мышей и обезьян. А что насчет людей?

читать

Голодание и половой диморфизм

Ученые раскрыли необычную связь между низкокалорийной диетой, продлением жизни и сексом.

читать

Низкокалорийная диета и старение

Тематический выпуск The Journals of Gerontology, Series А – от экспериментов на одноклеточных до результатов первого клинического исследования.

читать

Голодом по диабету

Ремиссия после потери веса у добровольцев наблюдается и через 2 года после 3-5 месяцев диеты, содержащей не более 850 килокалорий в день.

читать

Краткосрочное голодание

В последние годы краткосрочное голодание приобретает все большую популярность у людей, желающих снизить массу тела или улучшить состояние здоровья.

читать