За последние десятилетия распространенность колоректального рака у людей в возрасте до 50 лет возросла. Одна из предполагаемых причин: растущий уровень ожирения и диет с высоким содержанием жиров.
Ученые из Института Солка (Salk Institute) и Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) обнаружили, как диета с высоким содержанием жиров может изменить кишечные бактерии и пищеварительные молекулы, называемые желчными кислотами, которые модифицируются этими бактериями, предрасполагая мышей к развитию колоректального рака.
Новизна исследования
В исследовании, опубликованном в научном журнале Cell Reports, команда ученых обнаружила повышенный уровень специфических кишечных бактерий у мышей, которых кормили диетой с высоким содержанием жиров. Ученые показали, что эти кишечные бактерии изменяют состав пула желчных кислот таким образом, что вызывают воспаление и влияют на скорость восстановления стволовых клеток кишечника. Желчные кислоты — это молекулы, вырабатываемые печенью и используемые кишечником для переваривания пищи и поглощения холестерина, жиров и питательных веществ.
«Баланс микробов в кишечнике формируется диетой, и мы обнаруживаем, как изменения в микробной популяции кишечника (кишечном микробиоме) могут создавать проблемы, которые приводят к раку», — комментирует соавтор исследования и профессор Рональд Эванс (Ronald Evans), директор Лаборатории экспрессии генов при Институте Солка (Salk’s Gene Expression Laboratory). «Это открывает путь к вмешательствам, которые снижают риск развития рака».
Актуальность исследования
В 2019 году Эванс с соавторами показали на мышах, как диета с высоким содержанием жиров повышает общий уровень желчных кислот. Они обнаружили, что изменение уровня желчных кислот приводит к отключению ключевого белка в кишечнике, называемого рецептором фарнезоида X (FXR), и увеличивает распространенность рака.
Однако в этой истории все еще оставались недостающие звенья, в том числе то, как диета с высоким содержанием жиров изменяет кишечный микробиом и желчные кислоты.
В новой работе группа Эванса объединилась с учеными из Калифорнийского университета в Сан-Диего, чтобы изучить микробиомы и метаболомы — совокупности пищевых и микробных малых молекул — в пищеварительных путях животных, находящихся на диете с высоким содержанием жиров. Они изучали мышей с генетической мутацией, которая делает их более восприимчивыми к колоректальным опухолям.
Результаты исследования
Ученые обнаружили, что, хотя у мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров, в кишечнике было больше желчных кислот, это была менее разнообразная коллекция с более высокой распространенностью определенных желчных кислот, которые были изменены кишечными бактериями. Они также показали, что эти модифицированные желчные кислоты влияют на пролиферацию стволовых клеток в кишечнике. Когда эти клетки не пополняются часто, они могут накапливать мутации — ключевой шаг к стимулированию роста рака, который часто возникает из этих стволовых клеток.
«Мы только начинаем понимать эти бактериально-конъюгированные желчные кислоты и их роль в здоровье и развитии различных заболеваний», — говорит соавтор исследования Майкл Даунс (Michael Downes), научный сотрудник Института Солка.
Также наблюдались поразительные различия в микробиомах мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров: колонии кишечных бактерий в пищеварительном тракте этих мышей были менее разнообразными и содержали другие бактерии, чем микробиомы мышей, не получавших диету с высоким содержанием жиров. Две из данных бактерий — Ileibacterium valens и Ruminococcus gnavus — были способны продуцировать эти модифицированные желчные кислоты.
Ученые были удивлены, обнаружив, что диета с высоким содержанием жиров на самом деле оказала большее влияние на микробиом и модифицированные желчные кислоты, чем генетическая мутация, которая увеличивает восприимчивость к раку у животных.
«Мы точно определили, как диета с высоким содержанием жиров влияет на микробиом кишечника и изменяет пул желчных кислот, приводя кишечник в воспаленное состояние, связанное с заболеванием», — дополняет первый автор исследования Тинг Фу (Ting Fu).
Исследователи полагают, что диеты с высоким содержанием жиров меняют состав микробиома, способствуя росту таких бактерий, как I. valens и R. gnavus. В свою очередь, это повышает уровень модифицированных желчных кислот. Создавая порочный круг, эти желчные кислоты создают более воспалительную среду, которая может еще больше изменить состав кишечных бактерий.
«Мы выяснили, почему диеты с высоким содержанием жиров вредны для вас, и выявили конкретные штаммы микробов, которые обостряются при диетах с высоким содержанием жиров», — заключает Эванс. «Зная, в чем заключается проблема, мы имеем гораздо лучшее представление о том, как ее предотвратить и обратить вспять».
В будущем команда ученых будет изучать, как быстро изменяются микробиом и желчные кислоты после того, как животное начнет придерживаться диеты с высоким содержанием жиров. Они также планируют изучить способы обратить вспять ассоциированные с раком эффекты диеты с высоким содержанием жиров, нацелившись на FXR – белок, который, как они ранее обнаружили, связан с изменениями желчных кислот.
Авторы другого исследования утверждают, что диета с высоким содержанием жиров «включает термостат» при атеросклерозе.
Руководитель Отдела организации клинических исследований, врач-онколог, уролог в АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
