Biologii MIT au descoperit un efect neașteptat al unei diete ketogenice sau bogate în grăsimi: au arătat că nivelurile ridicate de corpuri cetonice, molecule produse prin descompunerea grăsimilor, ajută intestinul să mențină un bazin mare de celule stem adulte crucial pentru menținerea sănătății mucoasei intestinale.

celulelor

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că celulele stem intestinale produc niveluri neobișnuit de ridicate de corpuri cetonice, chiar și în absența unei diete bogate în grăsimi. Aceste corpuri cetonice activează o cale de semnalizare bine cunoscută numită Notch, care s-a dovedit anterior că ajută la reglarea diferențierii celulelor stem.

„Corpurile cetonice sunt unul dintre primele exemple ale modului în care un metabolit instruiește soarta celulelor stem din intestin”, spune Omer Yilmaz, profesor asociat de biologie Eisen și Chang pentru dezvoltarea carierei și membru al Institutului Koch MIT pentru cercetarea integrativă a cancerului. „Aceste corpuri cetonice, despre care se crede că joacă un rol critic în menținerea energiei în perioadele de stres nutrițional, angajează calea Notch pentru a spori funcția celulelor stem. Modificările nivelurilor corpului cetonice în diferite stări nutriționale sau diete permit celulelor stem să se adapteze la diferite fiziologii. "

Într-un studiu efectuat pe șoareci, cercetătorii au descoperit că o dietă ketogenică le-a conferit celulelor stem intestinale un impuls regenerativ care le-a făcut să fie mai capabile să se recupereze după deteriorarea mucoasei intestinale, comparativ cu celulele stem ale șoarecilor care urmează o dietă obișnuită.

Yilmaz este autorul principal al studiului, care apare în aug. 22 numărul din Celulă. MIT postdoc. Chia-Wei Cheng este autorul principal al lucrării.

Un rol neașteptat

Celulele stem adulte, care se pot diferenția în mai multe tipuri diferite de celule, se găsesc în țesuturile din tot corpul. Aceste celule stem sunt deosebit de importante în intestin, deoarece mucoasa intestinală este înlocuită la fiecare câteva zile. Laboratorul Yilmaz a demonstrat anterior că postul îmbunătățește funcția celulelor stem la șoarecii în vârstă și că o dietă bogată în grăsimi poate stimula creșterea rapidă a populațiilor de celule stem din intestin.

În acest studiu, echipa de cercetare a dorit să studieze rolul posibil al metabolismului în funcția celulelor stem intestinale. Analizând datele privind expresia genelor, Cheng a descoperit că mai multe enzime implicate în producerea corpurilor cetonice sunt mai abundente în celulele stem intestinale decât în ​​alte tipuri de celule.

Atunci când se consumă o dietă foarte bogată în grăsimi, celulele folosesc aceste enzime pentru a descompune grăsimile în corpuri cetonice, pe care organismul le poate folosi pentru combustibil în absența carbohidraților. Cu toate acestea, deoarece aceste enzime sunt atât de active în celulele stem intestinale, aceste celule au niveluri neobișnuit de ridicate de cetonă, chiar și atunci când se consumă o dietă normală.

Spre surprinderea lor, cercetătorii au descoperit că cetonele stimulează calea de semnalizare Notch, despre care se știe că este critică pentru reglarea funcțiilor celulelor stem, cum ar fi regenerarea țesutului deteriorat.

"Celulele stem intestinale pot genera corpuri cetonice de la sine și le pot folosi pentru a-și susține propria tulpină prin reglarea fină a unei căi de dezvoltare cablate care controlează descendența și soarta celulelor", spune Cheng.

La șoareci, cercetătorii au arătat că o dietă ketogenică a îmbunătățit acest efect, iar șoarecii care au urmat o astfel de dietă au fost mai capabili să regenereze noul țesut intestinal. Când cercetătorii au hrănit șoarecii cu o dietă bogată în zahăr, au văzut efectul opus: atât producția de cetonă, cât și funcția celulelor stem au scăzut.

Funcția celulelor stem

Studiul ajută la răspunsul la câteva întrebări ridicate de lucrările anterioare ale lui Yilmaz, care arată că atât dietele de post cât și dietele bogate în grăsimi îmbunătățesc funcția celulelor stem intestinale. Noile descoperiri sugerează că stimularea cetogenezei prin orice fel de dietă care limitează aportul de carbohidrați ajută la promovarea proliferării celulelor stem.

„Corpurile cetonice devin extrem de induse în intestin în perioadele de lipsă de alimente și joacă un rol important în procesul de conservare și îmbunătățire a activității celulelor stem”, spune Yilmaz. „Când hrana nu este disponibilă cu ușurință, s-ar putea ca intestinul să aibă nevoie pentru a păstra funcția celulelor stem, astfel încât, atunci când substanțele nutritive devin pline, aveți un bazin de celule stem foarte active care pot continua să repopuleze celulele intestinului.”

Constatările sugerează că o dietă ketogenică, care ar conduce la producerea corpului cetonic în intestin, ar putea fi utilă pentru repararea deteriorării mucoasei intestinale, care poate apărea la pacienții cu cancer care primesc tratamente cu radioterapie sau chimioterapie, spune Yilmaz.

Cercetătorii intenționează acum să studieze dacă celulele stem adulte din alte tipuri de țesuturi folosesc corpuri cetonice pentru a-și regla funcția. O altă întrebare cheie este dacă activitatea celulelor stem induse de cetonă ar putea fi legată de dezvoltarea cancerului, deoarece există dovezi că unele tumori din intestine și alte țesuturi apar din celulele stem.

"Dacă o intervenție determină proliferarea celulelor stem, o populație de celule care servește ca origine a unor tumori, o astfel de intervenție ar putea crește riscul de cancer? Este ceva ce vrem să înțelegem", spune Yilmaz. „Ce rol joacă acești corpuri cetonici în primii pași de formare a tumorii și pot conduce această cale prea mult, fie prin dietă, fie prin mimetici cu molecule mici, având impact asupra formării cancerului? Pur și simplu nu știm răspunsul la aceste întrebări.”