"La dieta ricca di grassi non solo cambia la biologia delle cellule staminali, ma cambia anche la biologia delle popolazioni non staminali, il che porta collettivamente a un aumento della formazione del tumore", afferma Omer Yilmaz.
Una nuova ricerca del MIT rivela che la dieta ricca di grassi lega i cambiamenti nelle cellule staminali intestinali, contribuendo a spiegare un aumento del rischio di cancro.
Negli ultimi dieci anni, gli studi hanno scoperto che l'obesità e una dieta ricca di grassi e ipercalorica sono fattori di rischio significativi per molti tipi di cancro. Ora, un nuovo studio del MIT rivela come una dieta ricca di grassi aumenta le probabilità che le cellule del rivestimento intestinale diventino cancerose.
Lo studio sui topi suggerisce che una dieta ricca di grassi guida un boom demografico di cellule staminali intestinali e genera anche un pool di altre cellule che si comportano come cellule staminali, ovvero possono riprodursi indefinitamente e differenziarsi in altri tipi cellulari. È più probabile che queste cellule staminali e cellule "simili a staminali" diano origine a tumori intestinali, afferma Omer Yilmaz, assistente professore di biologia del MIT e leader del gruppo di ricerca.
"La dieta ricca di grassi non solo cambia la biologia delle cellule staminali, ma cambia anche la biologia delle popolazioni non staminali, il che porta collettivamente a un aumento della formazione del tumore", afferma Yilmaz, membro di Koch del MIT Institute for Integrative Cancer Research e patologo gastrointestinale presso il Massachusetts General Hospital.
"Con una dieta ricca di grassi, queste cellule non staminali acquisiscono le proprietà delle cellule staminali in modo che quando si trasformano diventino tumorigeniche", afferma David Sabatini, professore di biologia del MIT, membro del Whitehead Institute e ricercatore con il Howard Hughes Medical Institute.
Sabatini e Yilmaz, che in precedenza hanno collaborato alla ricerca sugli effetti della restrizione calorica sul potenziale delle cellule staminali nell'intestino, sono gli autori senior dello studio, che appare su Nature il 2 marzo. Gli autori principali dell'articolo sono Semir Beyaz, un'università di Harvard studente laureato affiliato al Koch Institute e al Dana-Farber/Boston Children's Cancer and Blood Disorders Center; MIT postdottorato Miyeko Mana; e il gastroenterologo del Tufts Medical Center e scienziato in visita Jatin Roper.
Esplorazione del rischio di cancro
Le persone obese hanno un rischio maggiore di sviluppare il cancro del colon-retto, secondo studi precedenti. Il laboratorio di Yilmaz, che studia la relazione tra dieta e cancro, si è proposto di scoprire i meccanismi cellulari alla base dell'aumento del rischio di cancro al colon.
"Volevamo capire in che modo una dieta ricca di grassi a lungo termine influenza la biologia delle cellule staminali e in che modo tali cambiamenti indotti dalla dieta che si verificano nelle cellule staminali influiscono sull'inizio del tumore nell'intestino", afferma Yilmaz.
Studi recenti hanno dimostrato che le cellule staminali intestinali, che durano una vita, sono le cellule che hanno maggiori probabilità di accumulare le mutazioni che danno origine al cancro del colon. Queste cellule staminali vivono nel rivestimento dell'intestino, noto come epitelio, e generano tutti i diversi tipi cellulari che compongono l'epitelio.
Per studiare un possibile legame tra queste cellule staminali e il cancro legato all'obesità, Yilmaz e colleghi hanno nutrito topi sani con una dieta composta dal 60% di grassi per 9-12 mesi. Questa dieta, ha osservato Yilmaz, è molto più ricca di grassi rispetto alla tipica dieta americana, che di solito contiene circa il 20-40% di grassi.
Durante questo periodo, i topi con una dieta ricca di grassi hanno guadagnato dal 30 al 50% in più di massa corporea rispetto ai topi alimentati con una dieta normale e hanno sviluppato più tumori intestinali rispetto ai topi con una dieta normale.
Questi topi hanno anche mostrato alcuni cambiamenti distintivi nelle loro cellule staminali intestinali, hanno scoperto i ricercatori. In primo luogo, hanno scoperto che i topi con una dieta ricca di grassi avevano molte più cellule staminali intestinali rispetto ai topi con una dieta normale. Queste cellule staminali sono state anche in grado di operare senza l'input delle cellule vicine.
Normalmente, le cellule staminali intestinali sono circondate da cellule di supporto o "di nicchia", che regolano l'attività delle cellule staminali e indicano loro quando generare cellule staminali o cellule differenziate. Tuttavia, le cellule staminali dei topi con una dieta ricca di grassi erano più in grado di funzionare da sole; quando sono stati rimossi dai topi e cresciuti in un piatto di coltura senza le loro cellule di nicchia, hanno dato origine a "mini-intestino" molto più facilmente delle cellule staminali intestinali dei topi con una dieta normale.
"Hai più cellule staminali e sono in grado di operare indipendentemente dagli input provenienti dal loro microambiente", afferma Yilmaz.
Espansione della piscina
I ricercatori hanno anche scoperto che un'altra popolazione nota come cellule progenitrici - cellule figlie differenziate delle cellule staminali - ha iniziato a comportarsi come cellule staminali:hanno iniziato a vivere molto più a lungo della loro normale durata di vita di pochi giorni e potrebbero anche generare mini-intestino quando cresciuto al di fuori del corpo.
"Questo è davvero importante perché è noto che le cellule staminali sono spesso le cellule dell'intestino che acquisiscono le mutazioni che danno origine ai tumori", afferma Yilmaz. "Non solo hai più cellule staminali tradizionali (con una dieta ricca di grassi), ma ora hai popolazioni non di cellule staminali che hanno la capacità di acquisire mutazioni che danno origine a tumori".
I ricercatori hanno anche identificato un percorso di rilevamento dei nutrienti che è iperattivato dalla dieta ricca di grassi. Il sensore di acidi grassi noto come PPAR-delta risponde a livelli elevati di grasso attivando un processo metabolico che consente alle cellule di bruciare i grassi come fonte di energia invece dei loro soliti carboidrati e zuccheri.
"In effetti, gli agonisti del PPAR-delta a piccole molecole imitano gli effetti di una dieta ricca di grassi negli animali alimentati con una dieta normale", afferma Sabatini.
Oltre ad attivare questo programma metabolico, PPAR-delta sembra anche attivare una serie di geni importanti per l'identità delle cellule staminali, afferma Yilmaz. Il suo laboratorio sta ora studiando ulteriormente come ciò avvenga nella speranza di identificare possibili bersagli di farmaci antitumorali per i tumori che insorgono nell'obesità.
Gokhan Hotamisligil, direttore del Sabri Ulker Center for Nutrient, Genetic, and Metabolic Research presso la Harvard School of Public Health, afferma che lo studio offre in modo convincente una potenziale spiegazione del meccanismo attraverso il quale una dieta ricca di grassi contribuisce al cancro.
"Sebbene il problema sia molto grande, si sa molto poco su come ciò avvenga", afferma Hotamisligil. "Questo studio aggiunge una prospettiva interessante dal punto di vista delle cellule staminali".
Pubblicazione :Semir Beyaz, et al., "La dieta ricca di grassi migliora la staminalità e la tumorigenicità dei progenitori intestinali", Nature 531, 53–58 (03 marzo 2016); doi:10.1038/nature17173
