Вчені виявили потенційні ризики раку при голодуванні

Дослідники Массачусетського технологічного інституту повідомляють, що голодування сприяє регенерації та загоєнню кишкових стовбурових клітин у мишей, але також підвищує ризик раку. Доведено, що низькокалорійні дієти та періодичне голодування мають численні переваги для здоров’я: вони можуть відстрочити початок деяких вікових захворювань і подовжити тривалість життя не лише у людей, а й у багатьох інших організмів.

В основі цього явища лежить безліч складних механізмів. Попередня робота Массачусетського технологічного інституту показала, що одним зі способів сприятливого впливу голодування є посилення регенеративних здібностей стовбурових клітин кишківника, що допомагає кишківнику відновлюватися після травм або запалень.

Досліджуючи мишей, дослідники Массачусетського технологічного інституту тепер визначили шлях, який забезпечує цю посилену регенерацію, яка активується, коли миші починають «відновлювати» після голодування. Вони також виявили недолік цієї регенерації: коли ракові мутації відбувалися під час регенераційного періоду, у мишей з більшою ймовірністю розвивалися кишкові пухлини на ранніх стадіях.

«Підвищена активність стовбурових клітин корисна для регенерації, але надто багато корисного з часом може мати менш сприятливі наслідки», — каже Омер Їлмаз, доцент біології Массачусетського технологічного інституту, член Інституту інтегративних досліджень раку Коха Массачусетського технологічного інституту та старший автор нового дослідження.

Їлмаз додає, що необхідні подальші дослідження, перш ніж зробити будь-який висновок щодо того, чи має голодування подібний ефект на людей.

«Нам ще потрібно багато чому навчитися, але цікаво, що перебування в стані голодування або повторного годування під час впливу мутагену може мати глибокий вплив на ймовірність розвитку раку в цих чітко визначених моделях мишей», — сказав він. каже.

Постдоки Массачусетського технологічного інституту Шінья Імада та Салех Хавалед є провідними авторами статті, опублікованої в Nature.

Регенерація водіння

Протягом кількох років лабораторія Йилмаза досліджувала, як голодування та низькокалорійні дієти впливають на здоров’я кишківника. У дослідженні 2018 року його команда повідомила, що під час голодування стовбурові клітини кишківника починають використовувати ліпіди як джерело енергії замість вуглеводів. Вони також показали, що голодування призвело до значного підвищення здатності стовбурових клітин до регенерації.

Однак залишилися питання без відповіді: як голодування викликає це підвищення регенераційної здатності і коли починається регенерація?

«З того часу ми дійсно зосередилися на тому, щоб зрозуміти, що таке голодування сприяє регенерації», — каже Їлмаз. «Голодування саме по собі сприяє регенерації чи їжа після голодування?»

У своєму новому дослідженні дослідники виявили, що регенерація стовбурових клітин пригнічується під час голодування, але потім посилюється під час періоду відновлення. Дослідники спостерігали за трьома групами мишей: одна, яка голодувала протягом 24 годин, інша, яка голодувала протягом 24 годин, а потім їй дозволяли їсти все, що вони хотіли протягом 24-годинного періоду повторного годування, і контрольна група, яка їла все, що вони хотіли протягом усього періоду. експеримент.

Дослідники проаналізували здатність кишкових стовбурових клітин до проліферації в різні моменти часу і виявили, що стовбурові клітини продемонстрували найвищий рівень проліферації в кінці 24-годинного періоду відновлення. Ці клітини також були більш проліферативними, ніж кишкові стовбурові клітини мишей, які взагалі не голодували.

«Ми вважаємо, що голодування та повторне годування — це два різні стани», — каже Імада. «У стані голодування здатність клітин використовувати ліпіди та жирні кислоти як джерело енергії дозволяє їм виживати, коли поживних речовин мало. І тоді це стан післяшвидкого відновлення їжі, який дійсно стимулює регенерацію. Коли поживні речовини стають доступними, ці стовбурові клітини та клітини-попередники активують програми, які дозволяють їм нарощувати клітинну масу та відновлювати слизову оболонку кишківника».

Подальші дослідження показали, що ці клітини активують клітинний сигнальний шлях, відомий як mTOR, який бере участь у клітинному зростанні та метаболізмі. Однією з ролей mTOR є регулювання трансляції інформаційної РНК у білок, тому, коли він активований, клітини виробляють більше білка. Цей синтез білка необхідний для проліферації стовбурових клітин.

Дослідники показали, що активація mTOR у цих стовбурових клітинах також призвела до виробництва великої кількості поліамінів — невеликих молекул, які допомагають клітинам рости та ділитися.

«У відновленому стані ви маєте більше розповсюдження, і вам потрібно наростити клітинну масу. Це вимагає більше білка для створення нових клітин, і ці стовбурові клітини продовжують будувати більш диференційовані клітини або спеціалізовані типи кишкових клітин, які вистилають кишківник», — говорить Хавалед.

Занадто багато хорошого

Дослідники також виявили, що коли стовбурові клітини перебувають у стані високої регенерації, вони більш схильні ставати раковими. Кишкові стовбурові клітини належать до клітин організму, які найбільш активно діляться, оскільки вони допомагають слизовій оболонці кишківника повністю перевертатися кожні п’ять-десять днів. Оскільки вони дуже часто діляться, ці стовбурові клітини є найпоширенішим джерелом передракових клітин у кишківнику.

У цьому дослідженні дослідники виявили, що якщо вони ввімкнули ген, що викликає рак, у мишей на етапі повторного годування, у них була набагато більша ймовірність розвитку передракових поліпів, ніж якщо ген увімкнути під час голодування. Мутації, пов’язані з раком, які виникли під час стану повторного годування, також мали набагато більшу ймовірність утворення поліпів, ніж мутації, що виникли у мишей, які не пройшли цикл голодування та повторного годування.

«Я хочу підкреслити, що все це було зроблено на мишах з використанням дуже чітко визначених ракових мутацій. У людей це буде набагато складніший стан», — каже Їлмаз. «Але це приводить нас до наступної думки: голодування дуже здорове, але якщо вам не пощастить, і ви відновлюєте їжу після голодування, і ви піддаєтеся впливу мутагену, наприклад, обгорілого біфштекса чи чогось іншого, ви насправді можете бути збільшуючи ваші шанси на розвиток ураження, яке може призвести до раку».

Їлмаз також зазначив, що регенераційні переваги голодування можуть бути значними для людей, які проходять променеву терапію, яка може пошкодити слизову оболонку кишківника, або інші типи кишкових ушкоджень. Зараз його лабораторія вивчає, чи можуть поліамінні добавки стимулювати цей вид регенерації без необхідності голодування.