MIT Naukowcy podają, że post pomaga w regeneracji i gojeniu jelitowych komórek macierzystych u myszy, ale także zwiększa ryzyko raka.
Wykazano, że diety niskokaloryczne i okresowy post przynoszą liczne korzyści zdrowotne: mogą opóźniać wystąpienie niektórych chorób związanych z wiekiem i wydłużać życie nie tylko ludzi, ale wielu innych organizmów.
U podstaw tego zjawiska leży wiele złożonych mechanizmów. Poprzednie prace z MIT wykazały, że jednym ze sposobów korzystnego działania postu jest zwiększenie zdolności regeneracyjnych jelitowych komórek macierzystych, co pomaga jelitom zregenerować się po urazach lub stanach zapalnych.
W badaniu na myszach badacze z MIT zidentyfikowali ścieżkę umożliwiającą tę zwiększoną regenerację, która aktywuje się, gdy myszy rozpoczynają „ponowne odżywianie” po poście. Odkryli także wadę tej regeneracji: gdy w okresie regeneracyjnym wystąpiły mutacje nowotworowe, u myszy występowało większe ryzyko rozwoju nowotworów jelit we wczesnym stadium.
„Większa aktywność komórek macierzystych sprzyja regeneracji, ale zbyt duża aktywność komórek macierzystych z biegiem czasu może mieć mniej korzystne konsekwencje” – mówi Omer Yilmaz, profesor biologii w MIT, członek Instytutu Kocha ds. Integracyjnych Badań nad Rakiem przy MIT oraz główny autor nowego badania.
Yilmaz dodaje, że potrzebne są dalsze badania, zanim wyciągnie się jakiekolwiek wnioski, czy post ma podobny wpływ na ludzi.
„Nadal musimy się wiele nauczyć, ale interesujące jest to, że przebywanie na czczo lub ponowne odżywianie w momencie narażenia na mutagen może mieć ogromny wpływ na prawdopodobieństwo zachorowania na raka w tych dobrze zdefiniowanych modelach myszy” – stwierdził. mówi.
Głównymi autorami artykułu, który został opublikowany w czasopiśmie „MIT”, są postdoktorzy z MIT, Shinya Imada i Saleh Khawaled. Natura.
Regeneracja jazdy
Od kilku lat laboratorium Yilmaz bada, w jaki sposób post i dieta niskokaloryczna wpływają na zdrowie jelit. W badaniu z 2018 roku jego zespół poinformował, że podczas postu jelitowe komórki macierzyste zaczynają wykorzystywać lipidy jako źródło energii zamiast węglowodanów. Wykazali również, że post doprowadził do znacznego zwiększenia zdolności regeneracyjnych komórek macierzystych.
Jednakże pozostały pytania bez odpowiedzi: w jaki sposób post powoduje zwiększenie zdolności regeneracyjnych i kiedy zaczyna się regeneracja?
„Od czasu publikacji tego artykułu naprawdę skupiliśmy się na zrozumieniu, co takiego w poście napędza regenerację” – mówi Yilmaz. „Czy sam post napędza regenerację, czy też jedzenie po poście?”
W swoim nowym badaniu naukowcy odkryli, że regeneracja komórek macierzystych jest tłumiona podczas postu, ale następnie wzrasta w okresie ponownego odżywiania. Naukowcy obserwowali trzy grupy myszy – jedną, która pościła przez 24 godziny, drugą, która pościła przez 24 godziny, a następnie mogła jeść, co chciała w ciągu 24-godzinnego okresu ponownego karmienia, oraz grupę kontrolną, która jadła wszystko, na co miała ochotę przez cały czas. eksperyment.
Naukowcy przeanalizowali zdolność jelitowych komórek macierzystych do proliferacji w różnych momentach i odkryli, że komórki macierzyste wykazywały najwyższy poziom proliferacji pod koniec 24-godzinnego okresu ponownego odżywiania. Komórki te wykazywały także większą proliferację niż jelitowe komórki macierzyste myszy, które w ogóle nie pościły.
„Uważamy, że post i ponowne odżywienie to dwa różne stany” – mówi Imada. „Na czczo zdolność komórek do wykorzystywania lipidów i kwasów tłuszczowych jako źródła energii pozwala im przetrwać, gdy brakuje składników odżywczych. A wtedy to stan postszybkiego ponownego odżywiania naprawdę napędza regenerację. Kiedy składniki odżywcze stają się dostępne, te komórki macierzyste i komórki progenitorowe aktywują programy, które umożliwiają im budowanie masy komórkowej i ponowne zasiedlanie błony śluzowej jelit.
Dalsze badania wykazały, że komórki te aktywują komórkowy szlak sygnałowy znany jako mTOR, który bierze udział we wzroście i metabolizmie komórek. Jedną z ról mTOR jest regulowanie tłumaczenia komunikatora RNA w białko, więc kiedy jest aktywowane, komórki wytwarzają więcej białka. Ta synteza białek jest niezbędna do proliferacji komórek macierzystych.
Naukowcy wykazali, że aktywacja mTOR w tych komórkach macierzystych doprowadziła również do produkcji dużych ilości poliamin – małych cząsteczek, które pomagają komórkom rosnąć i dzielić się.
„W stanie odżywienia następuje większa proliferacja i konieczne jest budowanie masy komórkowej. Wymaga to większej ilości białka do budowy nowych komórek, a te komórki macierzyste następnie budują bardziej zróżnicowane komórki lub wyspecjalizowane typy komórek jelitowych, które wyściełają jelita” – mówi Khawaled.
Za dużo dobrego
Naukowcy odkryli również, że komórki macierzyste znajdujące się w stanie wysoce regeneracyjnym są bardziej podatne na nowotwory. Jelitowe komórki macierzyste należą do najaktywniej dzielących się komórek w organizmie, ponieważ pomagają w całkowitym przewróceniu się błony śluzowej jelita co pięć do dziesięciu dni. Ponieważ dzielą się tak często, te komórki macierzyste są najczęstszym źródłem komórek przedrakowych w jelicie.
W tym badaniu naukowcy odkryli, że jeśli włączą gen powodujący raka u myszy na etapie ponownego odżywiania, ryzyko wystąpienia przedrakowych polipów u myszy jest znacznie większe, niż gdyby gen został włączony na czczo. Mutacje związane z nowotworem, które wystąpiły podczas stanu ponownego odżywienia, również znacznie częściej powodowały powstawanie polipów niż mutacje, które wystąpiły u myszy, które nie przeszły cyklu głodzenia i ponownego odżywiania.
„Chcę podkreślić, że wszystko to przeprowadzono na myszach, stosując bardzo dobrze zdefiniowane mutacje nowotworowe. U ludzi będzie to znacznie bardziej złożony stan” – mówi Yilmaz. „Ale prowadzi nas to do następującego wniosku: post jest bardzo zdrowy, ale jeśli masz pecha i ponownie się odżywiasz po poście i zostaniesz narażony na działanie mutagenu, takiego jak zwęglony stek czy coś takiego, faktycznie możesz być zwiększając ryzyko rozwinięcia się zmiany chorobowej, która może spowodować raka”.
Yilmaz zauważyła również, że korzyści regeneracyjne postu mogą być znaczące w przypadku osób poddawanych radioterapii, która może uszkodzić błonę śluzową jelit lub inne rodzaje uszkodzeń jelit. Jego laboratorium bada obecnie, czy suplementy poliaminowe mogą pomóc w stymulowaniu tego rodzaju regeneracji bez konieczności poszczenia.
Odniesienie: „Krótkoterminowe, post-szybkie ponowne odżywianie poprawia łodygę jelit poprzez poliaminy” Shinya Imada, Saleh Khawaled, Heaji Shin, Sven W. Meckelmann, Charles A. Whittaker, Renan Oliveira Corrêa, Chiara Alquati, Yixin Lu, Guodong Tie, Dikshant Pradhan, Gizem Calibasi-Kocal, Luiza Martins Nascentes Melo, Gabriele Allies, Jonas Rösler, Pia Wittenhofer, Jonathan Krystkiewicz, Oliver J. Schmitz, Jatin Roper, Marco Aurelio Ramirez Vinolo, Luigi Ricciardiello, Evan C. Lien, Matthew G. Vander Heiden , Ramesh A. Shivdasani, Chia-Wei Cheng, Alpaslan Tasdogan i Ömer H. Yilmaz, 21 sierpnia 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-07840-z
Badania zostały sfinansowane częściowo przez nagrodę Pew-Stewart Trust Scholar, Marble Center for Cancer Nanomedicine, Koch Institute-Dana Farber/Harvard Cancer Center Bridge Project oraz MIT Stem Cell Initiative.
