Tarmstamceller i grönt, celldelning i rött. Kredit:Helmholtz München / Anika Böttcher
Tarmen är väsentlig för att upprätthålla vår energibalans och är en mästare på att reagera snabbt på förändringar i närings- och näringsbalans. Det klarar den av med hjälp av tarmceller som bland annat är specialiserade på absorption av matkomponenter eller utsöndring av hormoner. Hos vuxna människor regenereras tarmcellerna var femte till var sjunde dag. Förmågan att ständigt förnya och utveckla alla typer av tarmceller från tarmstamceller är avgörande för matsmältningssystemets naturliga anpassningsförmåga. En långvarig kost rik på socker och fett stör dock denna anpassning och kan bidra till utvecklingen av fetma, typ 2-diabetes och mag-tarmcancer.
De molekylära mekanismerna bakom denna missanpassning är en del av Heiko Lickerts och hans grupps forskningsfält vid Helmholtz München och Tekniska universitetet i München. Forskarna antar att intestinala stamceller spelar en speciell roll vid missanpassning. Med hjälp av en musmodell undersökte forskarna effekterna av en kost med mycket socker och fett och jämförde den med en kontrollgrupp.
Från kaloririk kost till ökad risk för mag-tarmcancer
– Det första vi märkte var att tunntarmen ökar mycket i storlek på kaloririk diet, säger studieledaren Anika Böttcher. "Tillsammans med Fabian Theis team av beräkningsbiologer vid Helmholtz München profilerade vi sedan 27 000 tarmceller från kontrolldiet och möss som matats med hög fett/hög sockerdiet. Med hjälp av nya maskininlärningstekniker fann vi alltså att tarmstamceller delar sig och differentierar sig betydligt snabbare hos mössen på en ohälsosam kost." Forskarna antar att detta beror på en uppreglering av de relevanta signalvägarna, vilket är associerat med en acceleration av tumörtillväxt i många cancerformer. "Detta kan vara en viktig länk:kosten påverkar metabolisk signalering, vilket leder till överdriven tillväxt av intestinala stamceller och i slutändan till en ökad risk för mag-tarmcancer", säger Böttcher.
Med hjälp av denna högupplösta teknik har forskarna även kunnat studera sällsynta celltyper i tarmen, till exempel hormonutsöndrande celler. Bland deras fynd kunde de visa att en ohälsosam kost leder till en minskning av serotoninproducerande celler i tarmen. Detta kan resultera i tarmtröghet (typiskt för diabetes mellitus) eller ökad aptit. Dessutom visade studien att de absorberande cellerna anpassar sig till den fettrika dieten, och deras funktionalitet ökar, vilket direkt främjar viktökning.
Viktig grundforskning för icke-invasiva terapier
Dessa och andra fynd från studien leder till en ny förståelse av sjukdomsmekanismer som är associerade med en kaloririk diet. "Det vi har fått reda på är av avgörande betydelse för att utveckla alternativa icke-invasiva terapier", säger studieledaren Heiko Lickert i en sammanfattning av resultaten. Hittills finns det ingen farmakologisk metod för att förebygga, stoppa eller vända övervikt och diabetes. Endast bariatrisk kirurgi orsakar permanent viktminskning och kan till och med leda till remission av diabetes. Dessa operationer är dock invasiva, icke-reversibla och kostsamma för sjukvården. Nya icke-invasiva terapier kan till exempel ske på hormonell nivå genom riktad reglering av serotoninnivåerna. Forskargruppen kommer att undersöka detta och andra tillvägagångssätt i efterföljande studier.
Referens:"Diet-inducerad förändring av intestinal stamcellsfunktion ligger till grund för fetma och prediabetes hos möss" av 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 och Anika Böttcher, 22 september 2021, Nature Metabolism .
DOI:10.1038/s42255-021-00458-9
Heiko Lickert och Anika Böttcher forskar vid Helmholtz Diabetes Center i Helmholtz München. De är specialiserade på utveckling av regenerativa behandlingsmetoder för många utbredda sjukdomar associerade med nedsatt tarmfunktion. Lickert leder Institutet för diabetes och förnyelseforskning och är professor vid Münchens tekniska universitet (TUM). Båda är forskare vid German Center for Diabetes Research (DZD).
Den aktuella studien har publicerats som en omslagsartikel i Nature Metabolism.
