Прерывистое голодание стимулирует пролиферацию клеток печени у лабораторных мышей
Прерывистое голодание (воздержание от приема пищи в течение длительных периодов) стимулирует клетки печени у лабораторных мышей к быстрому делению, согласно исследованию под руководством ученых из Stanford Medicine. Это открытие ставит под сомнение давнее представление о том, что клетки взрослой печени делятся редко и в основном для восстановления повреждений органа. Это также первая демонстрация немедленного влияния диеты на биологию клеток печени.
"Одной из определяющих характеристик взрослой печени всегда считалась ее относительная стабильность в плане обновления клеток, — сказал профессор биологии развития Роэланд Нусс. — Но мы обнаружили, что обновление клеток в печени резко возрастает после нескольких периодов 24-часового голодания с последующим возобновлением питания. Интересно, что такой режим питания отражает естественный рацион диких животных и ранних людей до развития сельского хозяйства, когда были периоды скудной или отсутствующей пищи".
Неизвестно, какое влияние (если вообще есть) усиленная репликация клеток оказывает на здоровье животных. Но открытие подразумевает, что биология печени более динамична и чувствительна к изменениям в диете, чем считалось ранее, и ставит вопрос о том, как другие диеты могут влиять на ее биологию.
Исследование было опубликовано 31 января в журнале eLife. Старший автор — Роэланд Нусс, первый автор — бывший постдокторант Эбби Саркар.
Эксперимент и результаты
Обычно лабораторные мыши имеют неограниченный доступ к пище. В эксперименте Саркар лишала животных пищи на 24 часа, затем позволяла свободно питаться 24 часа перед следующим 24-часовым голоданием. Анализ деления клеток в печени после одной и трех недель такой диеты показал:
- Обновление клеток в печени резко возросло вскоре после возобновления питания.
- Новых клеток было значительно больше, чем у животных на стандартной диете.
- Деление клеток было спровоцировано снижением соотношения массы печени к массе тела у животных после недели прерывистого голодания.
- Большая часть деления клеток была локализована в клетках печени (перицентральных гепатоцитах) возле центральной вены органа.
Молекулярные механизмы
Исследование выявило два молекулярных пути, ответственных за поддержание соответствующего размера печени у голодающих животных:
- Фактор роста фибробластов (FGF), вырабатываемый кишечником и циркулирующий по всему телу. Его продукция стимулируется прерывистым голоданием.
- Белки Wnt, секретируемые эндотелиальными клетками центральной вены и действующие на коротком расстоянии. Этот путь не активируется голоданием напрямую.
Эти два сигнала перекрываются на гепатоцитах возле центральной вены, стимулируя их деление после голодания: FGF "пробуждает" клетки печени от состояния покоя, а белки Wnt дают сигнал к делению.
Эксперименты на мышах, генетически модифицированных для отсутствия реакции на сигналы FGF или Wnt, показали, что эффект прерывистого голодания ослабевал, а клетки в значительной степени теряли способность делиться. Это указывает на необходимость обоих сигнальных путей для данного эффекта.
Значение и дальнейшие исследования
Исследователи пока не знают, полезно ли для здоровья усиленное деление клеток печени из-за голодания. Но это интригующее наблюдение того, как изменения в диете влияют на один из крупнейших органов тела.
"Я не стал бы рекомендовать людям начинать прерывистое голодание для улучшения здоровья печени, — сказал Нусс. — Но это захватывающее наблюдение — оно показывает, что идею о медленном обновлении печени следует воспринимать с долей скепсиса".
Ученые планируют расширить исследования, включив другие типы диет, включая кетогенную или с высоким содержанием жиров.