Jelitowe komórki macierzyste na zielono, podział komórek na czerwono. Źródło:Helmholtz Monachium / Anika Böttcher
Jelito jest niezbędne do utrzymania naszej równowagi energetycznej i jest mistrzem szybkiego reagowania na zmiany w odżywianiu i równowadze składników odżywczych. Robi to za pomocą komórek jelitowych, które specjalizują się między innymi w przyswajaniu składników pokarmowych czy wydzielaniu hormonów. U dorosłych ludzi komórki jelitowe regenerują się co pięć do siedmiu dni. Zdolność do ciągłego odnawiania i rozwijania wszystkich rodzajów komórek jelitowych z jelitowych komórek macierzystych ma kluczowe znaczenie dla naturalnej zdolności adaptacyjnej układu pokarmowego. Jednak długotrwała dieta bogata w cukier i tłuszcz zaburza tę adaptację i może przyczynić się do rozwoju otyłości, cukrzycy typu 2 i raka przewodu pokarmowego.
Mechanizmy molekularne stojące za tym nieprzystosowaniem są częścią pola badawczego Heiko Lickerta i jego grupy w Helmholtz Monachium i Politechnice Monachijskiej. Naukowcy wychodzą z założenia, że jelitowe komórki macierzyste odgrywają szczególną rolę w nieprzystosowaniu. Korzystając z modelu myszy, naukowcy zbadali wpływ diety wysokocukrowej i wysokotłuszczowej i porównali ją z grupą kontrolną.
Od wysokokalorycznej diety do zwiększonego ryzyka raka przewodu pokarmowego
„Pierwszą rzeczą, jaką zauważyliśmy, było znaczne zwiększenie rozmiaru jelita cienkiego na diecie wysokokalorycznej” – mówi kierownik badań Anika Böttcher. „Wraz z zespołem biologów obliczeniowych Fabiana Theisa z Helmholtz w Monachium przeprowadziliśmy profil 27 000 komórek jelitowych z diety kontrolnej i myszy karmionych dietą wysokotłuszczową/wysokocukrową. Korzystając z nowych technik uczenia maszynowego, odkryliśmy, że komórki macierzyste jelit dzielą się i różnicują znacznie szybciej u myszy na niezdrowej diecie”. Naukowcy stawiają hipotezę, że jest to spowodowane regulacją w górę odpowiednich szlaków sygnałowych, która jest związana z przyspieszeniem wzrostu guza w wielu nowotworach. „Może to być ważne powiązanie:dieta wpływa na sygnalizację metaboliczną, co prowadzi do nadmiernego wzrostu komórek macierzystych jelit i ostatecznie do zwiększonego ryzyka raka przewodu pokarmowego” – mówi Böttcher.
Za pomocą tej techniki o wysokiej rozdzielczości naukowcy byli również w stanie zbadać rzadkie typy komórek w jelicie, na przykład komórki wydzielające hormony. Wśród swoich odkryć byli w stanie wykazać, że niezdrowa dieta prowadzi do zmniejszenia liczby komórek wytwarzających serotoninę w jelicie. Może to skutkować bezwładnością jelit (typową dla cukrzycy) lub zwiększonym apetytem. Ponadto badanie wykazało, że komórki wchłaniające przystosowują się do diety wysokotłuszczowej, a ich funkcjonalność wzrasta, co bezpośrednio sprzyja przybieraniu na wadze.
Ważne badania podstawowe dotyczące terapii nieinwazyjnych
Te i inne wyniki badania prowadzą do nowego zrozumienia mechanizmów chorobowych związanych z dietą wysokokaloryczną. „To, czego się dowiedzieliśmy, ma kluczowe znaczenie dla rozwoju alternatywnych terapii nieinwazyjnych” – podsumowuje wyniki, kierownik badania Heiko Lickert. Do tej pory nie ma farmakologicznego podejścia do zapobiegania, zatrzymania lub odwrócenia otyłości i cukrzycy. Tylko operacja bariatryczna powoduje trwałą utratę wagi, a nawet może doprowadzić do remisji cukrzycy. Jednak te operacje są inwazyjne, nieodwracalne i kosztowne dla systemu opieki zdrowotnej. Nowatorskie terapie nieinwazyjne mogą mieć miejsce na przykład na poziomie hormonalnym poprzez ukierunkowaną regulację poziomu serotoniny. Grupa badawcza przeanalizuje to i inne podejścia w kolejnych badaniach.
Odniesienie:„Wywołana dietą zmiana funkcji jelitowych komórek macierzystych leży u podstaw otyłości i stanu przedcukrzycowego u myszy” autorstwa 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 i Anika Böttcher, 22 września 2021 r., Metabolizm natury .
DOI:10.1038/s42255-021-00458-9
Heiko Lickert i Anika Böttcher prowadzą badania w Centrum Diabetologicznym im. Helmholtza w Helmholtz Monachium. Specjalizują się w opracowywaniu metod leczenia regeneracyjnego dla wielu szeroko rozpowszechnionych chorób związanych z zaburzeniami czynności jelit. Lickert kieruje Instytutem Badań nad Cukrzycą i Regeneracją i jest profesorem na Politechnice Monachijskiej (TUM). Obaj są naukowcami z Niemieckiego Centrum Badań nad Cukrzycą (DZD).
Aktualne badanie zostało opublikowane jako artykuł przykrywkowy w Nature Metabolism .
