Стволовые клетки кишечника «помнят» диету с высоким содержанием жиров

Фото из открытых источников

Согласно новому исследованию, у мышей, предрасположенных к раку, которые после месяца употребления обычной пищи вернулись к высокожировой диете, развились более крупные предраковые поражения кишечника, чем у мышей, впервые начавших есть жирную пищу. По-видимому, что-то в их стволовых клетках сохранилось: изменения в упаковке ДНК не были полностью восстановлены даже после того, как клетки вернулись к нормальному функционированию.

Исследователи из Университета штата Аризона, опубликовавшие результаты своего исследования в журнале Stem Cell Reports, хотели выяснить, реагируют ли стволовые клетки кишечника на пищевые жиры только во время их употребления или же сохраняют какие-то свойства после еды. Эти клетки постоянно восстанавливают слизистую оболочку кишечника, и более ранние работы показали, что жирная диета стимулирует их размножение, повышая риск предраковых образований. Авторы также ссылаются на установленную связь между западной диетой и риском развития колоректального рака.

Внутри клетки ДНК плотно свернута, и считывать можно только разрыхленные участки. Высокожировая диета изменила, какие именно участки разрыхлились, и многие из них остались в таком состоянии после того, как мыши вернулись к обычному питанию. Мыши, сохранившие эти остаточные изменения, также сильнее реагировали на возвращение к жирной диете.

Исследователи использовали мышей, выведенных таким образом, чтобы их стволовые клетки кишечника светились зеленым, что облегчало их сбор с помощью клеточного сортировщика. Подобранные по возрасту и полу мыши начали получать питание в возрасте 8 недель. Некоторые питались стандартной пищей в течение 24 недель, около шести месяцев, в то время как другие получали высокожировую западную диету. Затем тест на картирование ДНК стволовых клеток от семи мышей из каждой диеты показал, какие участки были размягчены.

Диета в основном корректировала уже ослабленные участки, а не открывала новые, и гены, которые превращают стволовую клетку в стволовую, не были затронуты напрямую. Вместо этого изменения сосредоточились вокруг генов, отвечающих за метаболизм жиров, и генов, управляющих иммунной активностью. Области, отвечающие за метаболизм жиров, ослабли, в то время как области, связанные с воспалением, усилились — закономерность, соответствующая тому, что жирная диета подавляет некоторые иммунные сигналы в кишечнике. 24-часовое голодание вызвало часть той же закономерности, хотя и не всю.

После возвращения к обычному питанию поведение клеток постепенно нормализовалось. К неделе наблюдения чрезмерное деление клеток утихло, но опухолеподобный рост развивался медленнее. Чтобы это проверить, исследователи удалили ген APC из стволовых клеток кишечника — ген, который обычно действует как тормоз для опухолей и потеря которого является основной причиной развития рака кишечника. Двенадцать дней спустя поражения у мышей, которые неделю назад перестали есть жирную пищу, все еще были больше, чем у мышей, которые всегда питались стандартным кормом. После четырех недель перерыва в питании размеры поражений стали сопоставимы. В каждой группе было от шести до восьми мышей.

Процесс формирования ДНК восстанавливался медленнее. Через неделю более шести из десяти растянутых мышц оставались растянутыми, а через четыре недели почти каждая пятая оставалась в таком же состоянии. Растяжения, которые были подтянуты благодаря диете, восстанавливались гораздо быстрее.

Затем последовало повторное испытание диеты. Некоторые мыши питались жирной пищей в течение 24 недель, обычной пищей — в течение четырех, а затем снова жирной пищей в течение одной недели. Мыши из контрольной группы питались обычной пищей в течение 28 недель, прежде чем им самой провели неделю, питаясь жирной пищей. После этой недели в кишечной ткани девяти мышей, подвергнутых повторному испытанию, образовалось больше мини-кишечников, чем в ткани 12 мышей, подвергнутых испытанию впервые. У мышей, предрасположенных к раку, у шести животных, подвергнутых повторному испытанию, развились более крупные поражения с большим количеством делящихся клеток, чем у четырех мышей, подвергнутых испытанию впервые.

Клеточная память стволовых клеток обнаружена и в других частях тела. Авторы указывают на стволовые клетки кожи , которые более активно реагируют на позднее воспаление, и на кроветворные стволовые клетки, активированные более ранним иммунным ответом.

Оказалось необходимым наличие двух белков, распознающих жиры: PPAR-дельта и PPAR-альфа. Когда оба белка были генетически нокаутированы у мышей, жирная диета больше не могла вызывать обычные изменения ДНК, оставалось только три белка. Родственный белок, который эти сенсоры активируют для сжигания жира в качестве топлива, оказался в значительной степени ненужным. Таким образом, сенсоры, по-видимому, изменяют структуру ДНК отдельным от процесса сжигания жира путем, хотя точный механизм этого процесса остается невыясненным.

Для сравнения, делеция гена APC, вызывающая рак, изменила примерно в 100 раз больше участков ДНК, чем диета. Тем не менее, почти половина участков, связанных с диетой, перекрывалась с участками, связанными с геном APC, поэтому часть «диетического отпечатка» сохранилась в клетках ранних поражений.

Все это происходило на мышах, многие из которых были выведены таким образом, чтобы у них развивались поражения кишечника, поэтому ни один из методов не измеряет риск развития рака у людей. Исследование выявило стойкие изменения ДНК и более крупные поражения одновременно, не доказывая, что одно является причиной другого, и наблюдение за изменениями проводилось всего четыре недели, поэтому неизвестно, как долго сохраняется «память».

В течение месяца после перехода на обычное питание клетки кишечника этих мышей снова стали вести себя нормально, однако в их ДНК все еще оставались следы жирной пищи. Сохраняется ли подобная «память» у клеток кишечника человека, пока не проверено, но данные, полученные на мышах, дают основания полагать, что период нездорового питания может не исчезнуть в тот день, когда привычки улучшатся.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний