Питательные вещества управляют функцией кишечных стволовых клеток и влияют на старение

Исследователи из Хельсинкского университета обнаружили новый механизм взаимодействия между адаптацией кишечных стволовых клеток к питательным веществам и старением. Это открытие может иметь значение при поиске способов поддержания функциональной способности стареющего кишечника.

Клеточный баланс кишечника тщательно регулируется и зависит, в том числе, от питания: обильное питание увеличивает общее количество клеток в кишечнике, тогда как голодание уменьшает их число. Относительное количество различных типов клеток также меняется в зависимости от статуса питания.

Вопросы о том, как статус питания кишечника контролирует деление и дифференцировку стволовых клеток и как их адаптация к питательным веществам меняется при старении, не были изучены всесторонне. Под адаптацией к питательным веществам понимается то, как они направляют функцию клеток.

Исследователи выявили новый регуляторный механизм, который направляет дифференцировку кишечных стволовых клеток в меняющихся условиях питания. Клеточная сигнализация, активируемая питательными веществами, увеличивает размер стволовых клеток в кишечнике плодовой мушки. Размер стволовых клеток, в свою очередь, контролирует тип клетки, в которую они дифференцируются.

Для функции стволовых клеток необходима гибкая регуляция их размера. Другими словами, размер клеток динамически увеличивается или уменьшается в зависимости от диетических условий. Такая гибкость позволяет стволовым клеткам дифференцироваться в соответствии с преобладающим статусом питания. Используя визуализацию клеток по всему кишечнику, исследователи обнаружили, что адаптация размера стволовых клеток к питательным веществам и результирующая дифференцировка различаются в разных областях кишечника.

"Наши наблюдения показывают, что регуляция кишечных стволовых клеток гораздо более специфична для региона, чем считалось ранее. Это может иметь отношение, например, к тому, как мы думаем о патогенетических механизмах заболеваний кишечника", — говорит Яакко Маттила, ведущий автор статьи, опубликованной в Science Advances.

Интервальное голодание может быть полезно для кишечных стволовых клеток

Исследователи также заметили, что способность кишечных стволовых клеток реагировать на изменение статуса питания значительно снижается у старых животных. Они также обнаружили, что у старых животных стволовые клетки находятся в состоянии, когда они постоянно имеют большой размер, что ограничивает их способность к дифференцировке. При старении гибкая регуляция размера стволовых клеток была заметно лучше сохранена у животных, содержавшихся на диетическом режиме, известном как интервальное голодание.

Ранее было показано, что интервальное голодание продлевает продолжительность жизни животных, а полученные сейчас результаты указывают, что улучшенное сохранение функции стволовых клеток может лежать в основе этого продления.

По словам исследователей, механизмы, связанные с функционированием, адаптацией к питательным веществам и старением стволовых клеток человека и плодовой мушки, довольно схожи.

"Мы считаем, что эти выводы имеют более широкое значение для понимания того, как замедлить потерю функции тканей, вызванную старением, путем контроля адаптации стволовых клеток к питательным веществам. Однако необходима дополнительная информация о влиянии механизма на стволовые клетки кишечника человека. Наша работа по адаптации стволовых клеток к питательным веществам продолжается", — говорит профессор Вилле Хиетанкас.