Cellule staminali intestinali in verde, divisione cellulare in rosso. Credito:Helmholtz Monaco / Anika Böttcher
L'intestino è essenziale per mantenere il nostro equilibrio energetico ed è un maestro nel reagire rapidamente ai cambiamenti nella nutrizione e nell'equilibrio dei nutrienti. Riesce a farlo con l'aiuto delle cellule intestinali che tra l'altro sono specializzate nell'assorbimento di componenti alimentari o nella secrezione di ormoni. Negli esseri umani adulti, le cellule intestinali si rigenerano ogni cinque o sette giorni. La capacità di rinnovare e sviluppare costantemente tutti i tipi di cellule intestinali dalle cellule staminali intestinali è fondamentale per la naturale adattabilità dell'apparato digerente. Tuttavia, una dieta a lungo termine ricca di zuccheri e grassi interrompe questo adattamento e può contribuire allo sviluppo dell'obesità, del diabete di tipo 2 e del cancro gastrointestinale.
I meccanismi molecolari alla base di questo disadattamento fanno parte del campo di ricerca di Heiko Lickert e del suo gruppo presso la Helmholtz Monaco e l'Università Tecnica di Monaco. Gli scienziati presumono che le cellule staminali intestinali svolgano un ruolo speciale nel disadattamento. Utilizzando un modello murino, i ricercatori hanno studiato gli effetti di una dieta ricca di zuccheri e grassi e l'hanno confrontata con un gruppo di controllo.
Dalla dieta ipercalorica all'aumento del rischio di cancro gastrointestinale
"La prima cosa che abbiamo notato è che l'intestino tenue aumenta notevolmente di dimensioni con la dieta ipercalorica", afferma il leader dello studio Anika Böttcher. “Insieme al team di biologi computazionali di Fabian Theis all'Helmholtz di Monaco, abbiamo quindi profilato 27.000 cellule intestinali provenienti da una dieta di controllo e da topi alimentati con una dieta ricca di grassi e zuccheri. Utilizzando nuove tecniche di apprendimento automatico, abbiamo quindi scoperto che le cellule staminali intestinali si dividono e si differenziano significativamente più velocemente nei topi che seguono una dieta malsana". I ricercatori ipotizzano che ciò sia dovuto a una sovraregolazione delle vie di segnalazione rilevanti, che è associata a un'accelerazione della crescita del tumore in molti tumori. "Questo potrebbe essere un collegamento importante:la dieta influenza la segnalazione metabolica, che porta a una crescita eccessiva delle cellule staminali intestinali e, in definitiva, a un aumento del rischio di cancro gastrointestinale", afferma Böttcher.
Con l'aiuto di questa tecnica ad alta risoluzione, i ricercatori sono stati anche in grado di studiare tipi cellulari rari nell'intestino, ad esempio le cellule che secernono ormoni. Tra le loro scoperte, sono stati in grado di dimostrare che una dieta malsana porta a una riduzione delle cellule che producono serotonina nell'intestino. Ciò può provocare inerzia intestinale (tipica del diabete mellito) o aumento dell'appetito. Inoltre, lo studio ha mostrato che le cellule assorbenti si adattano alla dieta ricca di grassi e la loro funzionalità aumenta, favorendo così direttamente l'aumento di peso.
Ricerca di base importante per le terapie non invasive
Questi e altri risultati dello studio portano a una nuova comprensione dei meccanismi patologici associati a una dieta ipercalorica. "Quello che abbiamo scoperto è di importanza cruciale per lo sviluppo di terapie alternative non invasive", afferma il leader dello studio Heiko Lickert, riassumendo i risultati. Ad oggi, non esiste un approccio farmacologico per prevenire, fermare o invertire l'obesità e il diabete. Solo la chirurgia bariatrica provoca una perdita di peso permanente e può persino portare alla remissione del diabete. Tuttavia, questi interventi sono invasivi, non reversibili e costosi per il sistema sanitario. Nuove terapie non invasive potrebbero avvenire, ad esempio, a livello ormonale attraverso una regolazione mirata dei livelli di serotonina. Il gruppo di ricerca esaminerà questo e altri approcci in studi successivi.
Riferimento:"L'alterazione indotta dalla dieta della funzione delle cellule staminali intestinali è alla base dell'obesità e del prediabete nei topi" di 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 e Anika Böttcher, 22 settembre 2021, Metabolismo della natura .
DOI:10.1038/s42255-021-00458-9
Heiko Lickert e Anika Böttcher conducono ricerche presso l'Helmholtz Diabetes Center di Helmholtz Monaco. Sono specializzati nello sviluppo di approcci terapeutici rigenerativi per numerose malattie diffuse associate a funzionalità intestinale compromessa. Lickert dirige l'Istituto per la ricerca sul diabete e la rigenerazione ed è professore all'Università tecnica di Monaco (TUM). Entrambi sono scienziati del Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD).
L'attuale studio è stato pubblicato come storia di copertina in Nature Metabolism.
