Células madre intestinales en verde, división celular en rojo. Crédito:Helmholtz Múnich/Anika Böttcher
El intestino es esencial para mantener nuestro equilibrio energético y es un maestro en reaccionar rápidamente a los cambios en la nutrición y el equilibrio de nutrientes. Lo consigue con la ayuda de células intestinales que, entre otras cosas, están especializadas en la absorción de los componentes de los alimentos o la secreción de hormonas. En los humanos adultos, las células intestinales se regeneran cada cinco a siete días. La capacidad de renovar y desarrollar constantemente todo tipo de células intestinales a partir de células madre intestinales es crucial para la adaptabilidad natural del sistema digestivo. Sin embargo, una dieta alta en azúcar y grasas a largo plazo interrumpe esta adaptación y puede contribuir al desarrollo de obesidad, diabetes tipo 2 y cáncer gastrointestinal.
Los mecanismos moleculares detrás de esta mala adaptación son parte del campo de investigación de Heiko Lickert y su grupo en Helmholtz Munich y la Universidad Técnica de Munich. Los científicos asumen que las células madre intestinales juegan un papel especial en la mala adaptación. Usando un modelo de ratón, los investigadores investigaron los efectos de una dieta alta en azúcar y grasa y la compararon con un grupo de control.
De una dieta hipercalórica a un mayor riesgo de cáncer gastrointestinal
“Lo primero que notamos fue que el intestino delgado aumenta mucho de tamaño con la dieta alta en calorías”, dice la líder del estudio, Anika Böttcher. “Junto con el equipo de biólogos computacionales de Fabian Theis en Helmholtz Munich, luego perfilamos 27,000 células intestinales de ratones alimentados con dieta de control y dieta alta en grasas / azúcar. Usando nuevas técnicas de aprendizaje automático, descubrimos que las células madre intestinales se dividen y diferencian significativamente más rápido en los ratones con una dieta poco saludable”. Los investigadores plantean la hipótesis de que esto se debe a una regulación positiva de las vías de señalización relevantes, que se asocia con una aceleración del crecimiento tumoral en muchos tipos de cáncer. "Este podría ser un vínculo importante:la dieta influye en la señalización metabólica, lo que conduce a un crecimiento excesivo de células madre intestinales y, en última instancia, a un mayor riesgo de cáncer gastrointestinal", dice Böttcher.
Con la ayuda de esta técnica de alta resolución, los investigadores también han podido estudiar tipos de células raras en el intestino, por ejemplo, células secretoras de hormonas. Entre sus hallazgos, pudieron demostrar que una dieta poco saludable conduce a una reducción de las células productoras de serotonina en el intestino. Esto puede resultar en inercia intestinal (típica de la diabetes mellitus) o aumento del apetito. Además, el estudio mostró que las células absorbentes se adaptan a la dieta alta en grasas y su funcionalidad aumenta, lo que promueve directamente el aumento de peso.
Importante investigación básica para terapias no invasivas
Estos y otros hallazgos del estudio conducen a una nueva comprensión de los mecanismos de la enfermedad asociados con una dieta alta en calorías. “Lo que hemos descubierto es de crucial importancia para el desarrollo de terapias no invasivas alternativas”, dice el líder del estudio, Heiko Lickert, al resumir los resultados. Hasta la fecha, no existe un enfoque farmacológico para prevenir, detener o revertir la obesidad y la diabetes. Solo la cirugía bariátrica provoca una pérdida de peso permanente e incluso puede conducir a la remisión de la diabetes. Sin embargo, estas cirugías son invasivas, irreversibles y costosas para el sistema de salud. Nuevas terapias no invasivas podrían ocurrir, por ejemplo, a nivel hormonal a través de la regulación específica de los niveles de serotonina. El grupo de investigación examinará este y otros enfoques en estudios posteriores.
Referencia:"La alteración de la función de las células madre intestinales inducida por la dieta subyace a la obesidad y la prediabetes en ratones" por Alexandra Aliluev, Sophie Tritschler, Michael Sterr, Lena Oppenländer, Julia Hinterdobler, Tobias Greisle, Martin Irmler, Johannes Beckers, Na Sun, Axel Walch, Kerstin Stemmer, Alida Kindt, Jan Krumsiek, Matthias H. Tschöp, Malte D. Luecken, Fabian J. Theis, Heiko Lickert y Anika Böttcher, 22 de septiembre de 2021, Nature Metabolism .
DOI:10.1038/s42255-021-00458-9
Heiko Lickert y Anika Böttcher realizan investigaciones en el Centro de Diabetes Helmholtz de Helmholtz Munich. Se especializan en el desarrollo de enfoques de tratamiento regenerativo para numerosas enfermedades generalizadas asociadas con el deterioro de la función intestinal. Lickert dirige el Instituto para la Investigación de la Diabetes y la Regeneración y es profesor en la Universidad Técnica de Munich (TUM). Ambos son científicos del Centro Alemán para la Investigación de la Diabetes (DZD).
El estudio actual se ha publicado como artículo de portada en Nature Metabolism.
