„Dieta wysokotłuszczowa nie tylko zmienia biologię komórek macierzystych, ale także zmienia biologię populacji nie będących komórkami macierzystymi, co łącznie prowadzi do wzrostu powstawania guzów” – mówi Omer Yilmaz.
Nowe badania z MIT ujawniają powiązanie diety wysokotłuszczowej ze zmianami w komórkach macierzystych jelit, co pomaga wyjaśnić zwiększone ryzyko zachorowania na raka.
W ciągu ostatniej dekady badania wykazały, że otyłość i spożywanie wysokotłuszczowej, wysokokalorycznej diety są istotnymi czynnikami ryzyka wielu rodzajów raka. Teraz nowe badanie z MIT ujawnia, w jaki sposób dieta wysokotłuszczowa sprawia, że komórki wyściółki jelitowej są bardziej podatne na nowotwory.
Badanie na myszach sugeruje, że dieta wysokotłuszczowa napędza wzrost populacji komórek macierzystych jelit, a także generuje pulę innych komórek, które zachowują się jak komórki macierzyste – to znaczy mogą się rozmnażać w nieskończoność i różnicować się w inne typy komórek. Te komórki macierzyste i komórki „podobne do macierzystych” z większym prawdopodobieństwem powodują powstawanie guzów jelitowych, mówi Omer Yilmaz, adiunkt biologii na MIT i lider zespołu badawczego.
„Dieta wysokotłuszczowa nie tylko zmienia biologię komórek macierzystych, ale także zmienia biologię populacji nie będących komórkami macierzystymi, co łącznie prowadzi do wzrostu powstawania guzów” – mówi Yilmaz, członek Koch z MIT. Institute for Integrative Cancer Research i patolog przewodu pokarmowego w Massachusetts General Hospital.
„Podczas diety wysokotłuszczowej te komórki niemacierzyste nabywają właściwości komórek macierzystych, dzięki czemu po transformacji stają się rakotwórcze” – mówi David Sabatini, profesor biologii na MIT, członek Whitehead Institute i badacz z Instytut Medyczny Howarda Hughesa.
Sabatini i Yilmaz, którzy wcześniej współpracowali przy badaniach nad wpływem ograniczenia kalorii na potencjał komórek macierzystych w jelicie, są starszymi autorami badania, które ukazało się w Nature 2 marca. Głównymi autorami artykułu są Semir Beyaz z Uniwersytetu Harvarda. doktorant afiliowany przy Instytucie Kocha oraz Centrum Onkologii i Chorób Krwi Dana-Farber/Boston; podoktorat MIT Miyeko Mana; oraz gastroenterolog z Tufts Medical Center i naukowiec wizytujący Jatin Roper.
Odkrywanie ryzyka raka
Według wcześniejszych badań osoby otyłe mają większe ryzyko zachorowania na raka jelita grubego. Laboratorium Yilmaza, które bada związek między dietą a rakiem, postanowiło odkryć mechanizmy komórkowe leżące u podstaw zwiększonego ryzyka raka okrężnicy.
„Chcieliśmy zrozumieć, w jaki sposób długoterminowa dieta wysokotłuszczowa wpływa na biologię komórek macierzystych i jak takie wywołane dietą zmiany, które zachodzą w komórkach macierzystych, wpływają na inicjację nowotworu w jelicie” – mówi Yilmaz.
Ostatnie badania wykazały, że komórki macierzyste jelit, które trwają całe życie, są komórkami, które najprawdopodobniej akumulują mutacje powodujące raka okrężnicy. Te komórki macierzyste żyją w wyściółce jelita, znanej jako nabłonek, i generują wszystkie różne typy komórek, które tworzą nabłonek.
Aby zbadać możliwy związek między tymi komórkami macierzystymi a rakiem związanym z otyłością, Yilmaz i współpracownicy karmili zdrowe myszy dietą składającą się w 60% z tłuszczu przez dziewięć do 12 miesięcy. Ta dieta, jak zauważył Yilmaz, jest znacznie bogatsza w tłuszcz niż typowa dieta amerykańska, która zwykle zawiera około 20 do 40 procent tłuszczu.
W tym okresie myszy na diecie wysokotłuszczowej zyskały o 30 do 50 procent więcej masy ciała niż myszy na diecie normalnej i rozwinęły się u nich więcej guzów jelitowych niż myszy na diecie normalnej.
Naukowcy odkryli, że myszy te wykazały również pewne charakterystyczne zmiany w komórkach macierzystych jelit. Po pierwsze odkryli, że myszy na diecie wysokotłuszczowej miały znacznie więcej jelitowych komórek macierzystych niż myszy na normalnej diecie. Te komórki macierzyste były również w stanie działać bez udziału sąsiednich komórek.
Normalnie, jelitowe komórki macierzyste są otoczone komórkami podporowymi lub „niszowymi”, które regulują aktywność komórek macierzystych i mówią im, kiedy mają wygenerować komórki macierzyste lub komórki zróżnicowane. Jednak komórki macierzyste myszy na diecie wysokotłuszczowej były bardziej zdolne do samodzielnego funkcjonowania; kiedy usunięto je od myszy i hodowano w naczyniu hodowlanym bez komórek niszowych, dały początek „mini-jelitom” znacznie łatwiej niż jelitowe komórki macierzyste myszy na normalnej diecie.
„Masz więcej komórek macierzystych i są one w stanie działać niezależnie od danych pochodzących z ich mikrośrodowiska” – mówi Yilmaz.
Poszerzanie puli
Naukowcy odkryli również, że inna populacja, znana jako komórki progenitorowe – zróżnicowane komórki potomne komórek macierzystych – zaczęła zachowywać się jak komórki macierzyste:zaczęły żyć znacznie dłużej niż ich zwykła długość życia wynosząca kilka dni, a także mogły wytwarzać mini jelita, gdy wyrosły poza ciałem.
„To naprawdę ważne, ponieważ wiadomo, że komórki macierzyste są często komórkami w jelicie, które nabywają mutacje, które powodują powstawanie guzów” – mówi Yilmaz. „Nie tylko masz więcej tradycyjnych komórek macierzystych (na diecie wysokotłuszczowej), ale teraz masz populacje niebędące komórkami macierzystymi, które mają zdolność nabywania mutacji powodujących powstawanie guzów”.
Naukowcy zidentyfikowali również ścieżkę wykrywania składników odżywczych, która jest nadmiernie aktywowana przez dietę wysokotłuszczową. Czujnik kwasów tłuszczowych znany jako PPAR-delta reaguje na wysoki poziom tłuszczu, włączając proces metaboliczny, który umożliwia komórkom spalanie tłuszczu jako źródła energii zamiast zwykłych węglowodanów i cukrów.
„Rzeczywiście, drobnocząsteczkowi agoniści PPAR-delta naśladują efekty wysokotłuszczowej diety u zwierząt karmionych normalną dietą” – mówi Sabatini.
Oprócz aktywacji tego programu metabolicznego, PPAR-delta wydaje się również włączać zestaw genów, które są ważne dla tożsamości komórek macierzystych, mówi Yilmaz. Jego laboratorium dalej bada, jak to się dzieje, w nadziei na zidentyfikowanie możliwych celów leków przeciwnowotworowych dla guzów powstających w otyłości.
Gokhan Hotamisligil, dyrektor Sabri Ulker Center for Nutrient, Genetic and Metabolic Research w Harvard School of Public Health, mówi, że badanie w przekonujący sposób oferuje potencjalne wyjaśnienie mechanizmu, dzięki któremu dieta wysokotłuszczowa przyczynia się do rozwoju raka.
„Chociaż problem jest bardzo duży, niewiele wiadomo o tym, jak to się dzieje” – mówi Hotamisligil. „To badanie dodaje ciekawą perspektywę z punktu widzenia komórek macierzystych”.
Publikacja :Semir Beyaz i wsp., „Dieta wysokotłuszczowa zwiększa łodygę i rakotwórczość prekursorów jelit”, Nature 531, 53–58 (03 marca 2016 r.); doi:10.1038/nature17173
