Короткочасне зниження калорій до хіміотерапії та променевої терапії полегшує руйнування шлунково-кишкового тракту, активуючи резервні стовбурові клітини.

otsz

Відомо, що споживання калорій, яке забезпечує необхідні поживні речовини, але зменшується на 40% у порівнянні зі звичайним споживанням калорій, збільшує тривалість життя та зменшує частоту вікових хронічних захворювань в експериментах на тваринах. У наш час також було доведено, що коли тварин годують після пошкоджень низькокалорійною їжею, багато їх типи тканин краще відновлюються. Дослідники з Університету Пенсільванії змогли показати, який механізм лежить в основі підвищеної здатності тканин кишечника до регенерації через обмеження калорій.

В результаті зменшення споживання калорій пошкоджуючі ДНК травми, які також трапляються при радіотерапії та хіміотерапії, ефективніше регенеруються через спеціальний тип стовбурових клітин (резервні стовбурові клітини), тому зменшення споживання калорій перед обробкою також полегшує побічні ефекти цих видів протиракової терапії. Як зазначають автори дослідження, опублікованого в "Звіти про стовбурові клітини" (Maryam Yousefi та співавт., Обмеження калорій регулює регенерацію епітелію кишечника шляхом автономної клітинної регуляції mTORC1 у резервних стовбурових клітинах), їх результати повинні негайно вплинути на раціон пацієнтів оброблені ДНК-пошкоджуючими агентами.

Дослідники пояснюють, що корисні ефекти зниження калорій не підлягають сумніву, проте до цих пір клітинний та молекулярний механізм цього ефекту не з'ясований. Попередні дослідження вивчали вплив обмеження калорій на активні кишкові стовбурові клітини, що відповідають за щоденне оновлення тканин, однак самі ці клітини дуже чутливі до ДНК-пошкоджуючих агентів, тому дослідники з Університету Пенсільванії припустили, що ці клітини не опосередковують калорійність -зменшення регенеративного ефекту.

Замість активних стовбурових клітин Юсефі та його колеги почали вивчати резервні стовбурові клітини, які зазвичай спали і, отже, не піддавались хіміо- та променевій терапії. Ці резервні стовбурові клітини «прокидаються» після наслідків руйнування активних стовбурових клітин і починають відновлювати ураження. В експериментах на мишах дослідники порівнювали регенерацію слизової оболонки кишечника після помірного вигодовування та з обмеженим вмістом калорій: після зниження калорійності на 40% у кишковому тракті мишей можна виявити в п’ять разів більше стовбурових клітин, ніж у нормально годуваних мишей. Коли дослідники вибірково вбивали резервні стовбурові клітини у виснажених калорій мишами, здатність слизової оболонки кишечника до регенерації зменшилася вдвічі, довівши роль резервних стовбурових клітин у позитивному впливі обмеження калорій.

Щоб пояснити механізм, дослідники далі порівняли, які гени активні в резервних стовбурових клітинах нормальних та виснажених калорій тварин відповідно. Результат показав, що шляхи, що регулюються найвідомішою системою зондування поживних речовин, білковим комплексом mTOR, були інгібовані в стовбурових клітинах у збіднених калоріями тварин (активність mTOR і без того була низькою в резервних стовбурових клітинах, що додатково знижувалось за калорійністю обмеження). Дослідники також продемонстрували взаємозв'язок: чим нижче активність mTOR у стовбурових клітинах, тим більше тварина могла протистояти травмам.

Як пояснюють дослідники, регенерація вимагає активації комплексу mTOR в кінці несприятливого ефекту, а у тварин, які споживають дієту зі зниженою калорійністю, ця активація більша, ніж у їхніх нормально годуваних аналогів. Тобто в результаті зменшення калорій запасні стовбурові клітини стають ще більш сплячими, що захищає їх від згубної дії ДНК, і тоді вони здатні активуватися більшою мірою, ніж резервні стовбурові клітини, які не були піддаються обмеженню калорій.

Використовуючи амінокислоту, яка активує mTOR, лейцин та рапаміцин, що інгібує mTOR, дослідники довели, що mTOR регулює активацію резервних стовбурових клітин: лейцин призводив до розмноження стовбурових клітин, тоді як рапаміцин пригнічував їх активацію та лейцин. більш чутливі до ефектів опромінення, і їх тканини відновлюються менш погано після пошкодження, тоді як рапаміцин захищав стовбурові клітини, оскільки вони частіше залишались уві сні після попередньої обробки рапаміцином.

Однак рапаміцин не слід використовувати як альтернативу зниженню калорій, оскільки інгібування стовбурових клітин, яке воно індукує, зберігається після того, як сталася травма, тобто регенерація не може відбутися. Однак інгібування mTOR, спричинене зниженням калорій, є оборотним і навіть призводить до швидшої регенерації після пошкодження, а отже, може бути ефективним інструментом при лікуванні хворих на пухлини, що зазнають впливу ДНК-пошкоджуючих агентів, та при лікуванні мікробіомного дисбіозу та травми ішемії-реперфузії кишечника.