Anumiți metaboliți asociați cu celulele stem funcționează în moleculele intestinale numite
Biologii MIT au descoperit un efect neașteptat al dietelor ketogenice sau bogate în grăsimi: au arătat că nivelurile ridicate de corpuri cetonice, molecule produse prin descompunerea grăsimilor care ajută la menținerea unui bazin mare de celule stem adulte, sunt cruciale pentru care menține mucoasa intestinală sănătoasă.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că celulele stem intestinale produc niveluri anormal de ridicate de corpuri cetonice, chiar și în absența unei diete bogate în grăsimi. Aceste corpuri cetonice activează o cale de semnalizare cunoscută numită crestătură, arătată anterior pentru a ajuta la reglarea diferențierii celulelor stem.
„Corpurile cetonice sunt unul dintre primele exemple ale modului în care un metabolit prezintă soarta celulelor stem în intestin”, spune Omer Yilmaz, profesor asociat de biologie din cadrul Iron and Chang Career Development și membru al Institutului MIT Koch pentru cercetarea integrativă a cancerului. „Aceste corpuri cetonice, despre care se crede că joacă un rol critic în menținerea energiei în perioadele de stres nutrițional, operează calea Notch pentru a îmbunătăți funcția celulelor stem. Modificările nivelurilor cetonice ale corpului și ale diferitelor stări nutriționale sau diete permit celulelor stem să se adapteze la diferite jocuri. "
Într-un studiu efectuat pe șoareci, cercetătorii au descoperit că o dietă ketogenică le-a conferit celulelor stem intestinale un impuls regenerativ care le-a făcut să fie mai capabile să se recupereze după deteriorarea mucoasei intestinale, comparativ cu celulele stem ale șoarecilor care au o dietă normală.
Yilmaz este autorul principal al studiului, care a apărut în numărul din 22 august al revistei Cell. MIT postdoc. Chia Wei Cheng este autorul principal al lucrării.
Un rol neașteptat
Celulele stem adulte, care pot fi diferențiate în mai multe tipuri diferite de celule, se găsesc în țesuturile din tot corpul. Aceste celule stem sunt deosebit de importante în intestine, deoarece mucoasa intestinală este înlocuită la fiecare câteva zile. Laboratorul Yilmaz a arătat anterior că postul crește funcția celulelor stem la șoarecii în vârstă, care o dietă bogată în grăsimi poate stimula creșterea rapidă a populațiilor de celule stem din intestine.
În acest studiu, cercetătorii au dorit să investigheze rolul posibil al metabolismului în funcția celulelor stem intestinale. Analizând datele privind expresia genelor, Cheng a descoperit că mai multe enzime implicate în producerea corpurilor cetonice sunt mai abundente în celulele stem intestinale decât în alte tipuri de celule.
Atunci când se consumă o dietă foarte bogată în grăsimi, celulele folosesc aceste enzime pentru a descompune grăsimile în corpuri cetonice pe care organismul le poate folosi pentru combustibil în absența carbohidraților. Cu toate acestea, deoarece aceste enzime sunt atât de active în celulele stem intestinale, aceste celule au niveluri cetonice anormal de ridicate chiar și atunci când organismul consumă o dietă normală.
Spre surprinderea lor, cercetătorii au descoperit că cetonele stimulează calea de semnalizare Notch, despre care se știe că este critică pentru reglarea funcțiilor celulelor stem, cum ar fi regenerarea țesutului deteriorat.
„Celulele stem intestinale pot genera singuri corpurile cetonice și dvs. pentru a vă menține propria tulpină prin reglarea fină a unei căi de dezvoltare cu fir greu care controlează descendența și soarta celulelor”, spune Cheng.
La șoareci, cercetătorii au arătat că o dietă ketogenică a crescut acest efect, iar șoarecii care au urmat o astfel de dietă au fost mai capabili să regenereze țesut intestinal nou. Când cercetătorii au hrănit șoarecii cu o dietă bogată în zahăr, au văzut efectul opus: producția de cetonă și funcția celulelor stem au scăzut.
Funcția celulelor stem
Studiul ajută la răspunsul la câteva întrebări ale lucrărilor anterioare ale lui Yilmaz, care arată că atât dietele de post, cât și dietele bogate în grăsimi îmbunătățesc funcția celulelor stem intestinale. Noile dovezi sugerează că stimularea ketogenezei de către orice tip de dietă care limitează aportul de carbohidrați ajută la proliferarea celulelor stem.
„Corpurile cetonice sunt puternic induse în intestin în perioadele de foame și joacă un rol important în procesul de menținere și îmbunătățire a activității celulelor stem”, spune Yilmaz. „Când hrana nu este disponibilă rapid, s-ar putea ca intestinul să aibă nevoie pentru a menține funcția celulelor stem, astfel încât, atunci când substanțele nutritive devin pline, aveți un grup de celule stem foarte active care pot merge la repopularea celulelor Curajul ".
Rezultatele sugerează că o dietă ketogenică reduce producția de cetone în intestin, ceea ce ar putea fi util pentru repararea leziunilor mucoasei intestinale care pot apărea la pacienții cu cancer sub tratament cu radiații sau chimioterapie, spune Yilmaz.
Cercetătorii intenționează acum să investigheze dacă celulele stem adulte din alte tipuri de țesuturi folosesc corpuri cetonice pentru a-și regla funcția. O întrebare cheie este dacă activitatea celulelor stem induse de cetonă ar putea interfera cu dezvoltarea cancerului, deoarece există dovezi că unele tumori care apar în intestine și alte țesuturi apar din celulele stem.
„Dacă o intervenție determină proliferarea celulelor stem dintr-o populație de celule care servesc la determinarea originii unor tumori, o astfel de intervenție ar putea crește riscul de cancer? Este ceva ce vrem să înțelegem ”, spune Yilmaz. „Ce rol joacă acești corpuri cetonici în primii pași de formare a tumorii și pot conduce această cale prea mult, fie prin dietă, fie prin mimica unor molecule mici, efectele dezvoltării cancerului?” Pur și simplu nu știm răspunsul la aceste întrebări. "