Ученые объясняют, почему голодание улучшает здоровье кишечника

Исследование на мышах показало, что голодание в течение 24 часов может восстановить функцию стволовых клеток в кишечнике. 

Исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) в Бостоне обнаружили, что 24-часовое голодание увеличивало регенерацию стволовых клеток кишечника у молодых и старых мышей.

Почему голодание улучшает здоровье кишечника?

Стволовые клетки кишечника играют важную роль в восстановлении и регенерации тканей, и их снижение происходит по мере того, как мы стареем. Это означает, что организму тяжелее восстанавливаться после желудочно-кишечных заболеваний и инфекций.

Голодание оказывает этот эффект с помощью метаболического переключателя, который приводит к разрушению жирных кислот вместо углеводов, таких как глюкоза.

Ученые также обнаружили молекулу, которая может активировать один и тот же переключатель — это может привести к выздоровлению пожилых людей при желудочно-кишечных инфекциях или химиотерапии.

Стволовые клетки представляют собой незрелые клетки, обладающие замечательными свойствами. Они могут воспроизводиться почти неограниченно и превращаться в любой тип клетки в организме, что является важным источником новых клеток для роста и восстановления многих тканей организма. В кишечнике они поддерживают и восстанавливают слизистую, которая «обновляется» каждые 5 дней.

«При старении ухудшается функция кишечной стволовой клетки, что снижает способность кишечника восстанавливаться после повреждения»,  — отмечает Омер Юлмаз (Ömer Yilmaz).

Он объясняет, что рацион питания оказывает «глубокое влияние» на способность ткани к самовосстановлению.

Существуют доказательства того, что краткосрочное голодание может принести пользу здоровью и возрастному снижению функции тканей. Это побудило исследователей изучить, как краткосрочное голодание может повлиять на регенерацию ткани на молекулярном уровне, в частности, благодаря влиянию на стволовые клетки.

Материалы и методы исследования

Исследователи удалили стволовые клетки кишечника у молодых и старых мышей, которые голодали в течение 24 часов, и культивировали их в лаборатории. Они обнаружили, что голодание оказывает очень сильное влияние на способность стволовых клеток к регенерации, стимулируя их к образованию «органоидов», а также «мини-кишечника». Ученые обнаружили это в культивируемых клетках, взятых как у молодых, так и у старых мышей после голодания.

Дополнительное исследование на молекулярном уровне показало, что голодание заставило стволовые клетки переключиться с метаболизма углеводов на метаболизм жирных кислот.

Переключатель контролируется группой молекул, регулирующих экспрессию генов — это так называемые рецепторы, активируемые пероксисомными пролифераторами (PPARs). PPAR контролируют несколько путей, которые стимулируют клетки разрушать жирные кислоты.

Результаты научной работы

Когда ученые отключили метаболический переключатель, они обнаружили, что голодание не повышает регенерацию стволовых клеток кишечника.

Последний эксперимент показал, что можно «имитировать» эффект голодания на переключателе с молекулой, которая ведет себя как PPAR.

Этот последний вывод говорит о том, что возможно активировать регенерацию и восстановление тканей кишечника без голодания.

Исследователи полагают, что это может помочь людям, прошедшим химиотерапию, что во многих случаях повреждает слизистую кишечника. Также это может помочь пожилым людям быстрее выздороветь после кишечных инфекций.

Исследователи намерены продолжить изучение молекулярных механизмов и хотят узнать, оказывает ли голодание аналогичные эффекты на стволовые клетки в других тканях.

«Голодание имеет множество эффектов, которые включают в себя повышение регенерации, его можно использовать при любом заболевании, которое поражает кишечник, например,  при инфекциях или раковых заболеваниях», — говори Юлмаз.

Авторы другого исследования утверждают, что голодание может помочь в лечении рассеянного склероза и других аутоиммунных заболеваний.

Литература

Mihaylova M. M. et al. Fasting Activates Fatty Acid Oxidation to Enhance Intestinal Stem Cell Function during Homeostasis and Aging //Cell stem cell. – 2018. – Т. 22. – №. 5. – С. 769-778. e4.