Може ли диетичните интервенции като периодично гладуване да подобрят дейността на стволовите клетки, които обикновено са нарушени със стареенето? Ново изследване, водено от Омер Х. Йълмаз от MIT, разкрива, че гладуването може да подобри функцията на чревните стволови клетки, като ви помогне да изгаряте мазнини за гориво.

Тук има множество доказателства, че периодичното гладуване може да подобри метаболитното здраве, да ускори загубата на мазнини, да намали оксидативния стрес и да подобри функцията на тъканите в различни органи, включително черния дроб, червата и дори мозъка. Въпреки това, една липсваща част от пъзела е нашето разбиране как точно интермитентното гладуване подобрява функцията на тъканите, например чрез промени в стволовите клетки на възрастни. Какво общо имат метаболитните промени с активността на стволовите клетки?

гладно

Изследователи от MIT, Медицинското училище на университета Дюк и Институтът за биомедицински изследвания Уайтхед в Кеймбридж наскоро публикуваха кратка статия в Cell Stem Cell, разкриваща, че част от този пъзел може да е окисляване на мастни киселини в нашите митохондрии. Omer H. Yilmaz и колегите му установяват, че 24-часовото гладуване при мишки предизвиква разграждане на мазнините в чревните стволови и предшествените клетки. Това окисляване на мастни киселини изглежда от своя страна подобрява функцията на стволовите клетки, дори при възрастни мишки.

Постенето активира окисляването на мастни киселини, за да подобри функцията на чревните стволови клетки по време на хомеостазата ...

Диетата оказва дълбоко въздействие върху регенерацията на тъканите в различни организми и нискокалорични състояния като периодично ...

www.sciencedirect.com

„Моята лаборатория наистина се интересува от разбирането как диетата като цяло може да се използва за подобряване на тъканната функция“, каза Йълмаз. „Един от типовете тъкани, които изследвам, е червата. В моята лаборатория ние изследваме червата, защото това е един от най-големите органи в тялото. Това също е тъкан, която преживява бърз клетъчен оборот. "

Червата е облицована от един слой клетки, обяснява Yilmaz, който се обръща на всеки 5 до 7 дни. Работните коне на лигавицата на червата и този клетъчен оборот са чревни стволови клетки. Тези клетки трябва да запазят високо ниво на функция или клетъчно здраве, за да могат редовно да попълват чревния епител. Чревните стволови клетки са особено важни по отношение на възстановяването на чревни увреждания, причинени от чревни инфекции и химиотерапия, например.

"С напредване на възрастта стволовите клетки в червата, както и в много други тъкани на тялото, включително в кръвта и нервната система, стават по-малко функционални", каза Йълмаз. „Ние вярваме, че намалената функция на стволовите клетки при възрастни допринася за някои от спада на функциите, свързани със старостта. Моята лаборатория се интересува много от изучаване на нискокалорични интервенции, за да забави този спад. Като поле знаем от над 100 години, че нискокалоричните състояния като гладуване или ограничаване на калориите могат да имат положителни ефекти върху здравето на тъканите и стареенето. Виждали сме доказателства, че гладуването по време на чревни инфекции, които водят до диария, може да насърчи заздравяването на чревната лигавица, например. "

Но изследователите все още не са установили клетъчните механизми за това как ограничаването на калориите или интервенциите на гладно водят до регенерация на тъканите, особено чрез активността на стволовите клетки. За да отговорят на този изключителен въпрос, Йълмаз и колегите постиха мишки в продължение на 24 часа, за да проучат как гладното състояние влияе върху чревните стволови клетки. Те откриха, че едно бързо увеличава функцията на чревните стволови клетки при млади и възрастни мишки, като засилва метаболизма на мазнините. Изглежда, че използването на мазнини за енергия запазва здравето и функцията на чревните стволови клетки и че способността за разграждане и използване на мазнини за енергия е нарушена при възрастни индивиди - освен ако не пости.

„Режимите на остро гладуване имат дълготрайност и регенеративни ефекти при различни видове и могат да представляват диетичен подход за подобряване на активността на остарелите стволови клетки в тъканите.“ - Клетъчни стволови клетки, 2018

„Резултатите ни бяха доста изненадващи - еднократно 24-часово бързо рязко подобри функцията на стволовите клетки, независимо от възрастта“, каза Йълмаз. „Видяхме подобрение във функцията на стволови клетки при млади мишки, които бяха на гладно, но по-важното беше драматично подобрение във функцията на стволови клетки при възрастни мишки, които бяха на гладно.“

Yilmaz и колеги също установяват, че ако увреждат червата на мишките, червата на гладните мишки се възстановяват много по-бързо от мишките, хранени ad libitum.

Y ilmaz осъзна, че е открил много интересен феномен, при който някакъв период на гладуване изглежда е имал благоприятни ефекти върху стволовите клетки както при млади, така и при по-възрастни индивиди. Но какви механизми играеха? Чрез умно експериментиране изследователите откриха, че окисляването на мастните киселини може да е причина за подобрена функция на стволовите клетки при гладни мишки. Когато Yilmaz и колеги изключиха метаболизма на мазнините чрез генно инженерство, те успяха да блокират ползите от гладуването върху чревните стволови клетки на мишките.

„Ако погледнете западната диета, при нормални диетични условия ние и нашите клетки черпим около 60 до 70 процента от енергията си от въглехидрати или захар, около 20 процента от мазнини, а останалата част от аминокиселини“, каза Йълмаз. „Това, което е наистина интересно е, че когато постиш, започваш да черпиш много повече енергия, съответно от разграждането на мазнините. Това, което мислим, че се случва с нашите мишки, е, че по време на гладно чревните стволови клетки и при млади, и при стари животни преминават от използване на въглехидрати към използване на мазнини като основен енергиен източник и че този метаболитен превключвател води до подобряване на функцията на стволовите клетки. ”

Изследователите все още не знаят какво точно се случва след метаболизма на мазнините, което подобрява функцията на стволовите клетки в отговор на гладуването, но те търсят молекулярните играчи. Стволовите клетки могат да функционират по-добре при изгаряне на мазнини за гориво, но губят способността да метаболизират ефективно мазнините с напредването на възрастта.

„Знаем, че използването на мазнини за енергия в стволовите клетки е свързано с подобрена функция; следващата стъпка е да работим, за да разберем защо е така ”, каза Йълмаз.

„Гладуването увеличава FAO [окисляването на мастни киселини] в ISC [чревни стволови клетки], като се управлява както стабилна програма, медиирана от PPAR, в ISC, така и чрез увеличаване на нивата на циркулиране на триглицериди и FFA [циркулиращи свободни мастни киселини], които след това могат да бъдат използвани от клетките за генериране на ацетил-КоА за енергия. " - Клетъчни стволови клетки, 2018

Кето диетите се използват клинично за лечение на пациенти с припадъци и свързани с тях разстройства от десетилетия. Подобренията в неврологичните симптоми, придружаващи кето диетите и периодичното гладуване са свързани с кетонни тела, произведени по време на метаболизма на мазнините и тяхното използване като енергиен източник в мозъка. Но не е ясно как точно окисляването на мастните киселини допринася за подмладяване в други тъкани в отговор на гладуване.

Постенето също е свързано с клетъчен оборот чрез автофагия или отмиране на остарели, застаряващи клетки, които са повредени и вече не могат да се делят. Чрез селективно насочване на стареещите клетки, гладуването може да подобри тъканната функция, като тази, наблюдавана в червата на гладуващите мишки. Въпреки това, Йълмаз казва, че 24-часовото гладуване за мишка е кратко в голямата схема на нещата. Малко вероятно е наблюдаваното подобрение на функцията на чревната тъкан и стволовите клетки в рамките на този период да се дължи главно на изчистването на увредените, провъзпалителни стареещи клетки.

„Смятаме, че подобряваме качеството на съществуващите стволови клетки, вместо да генерираме нови стволови клетки при тези условия“, каза Йълмаз. „Но при тези видове интервенции никога няма един прост отговор. Автофагията или изчистването на остарелите стволови клетки може да допринесе за това подобрение. Въпреки това, не забелязахме значително увеличение на клетъчната смърт на чревните стволови клетки при нашите гладни мишки. "

Ако, както подозира Yilmaz, гладуването е в състояние да подобри функцията на съществуващите чревни стволови клетки при мишки чрез метаболизма на мазнините, тогава митохондриите в тези клетки, „енергийните мощности“, отговорни за производството на клетъчна енергия, са ключови играчи. Мастният метаболизъм се случва в митохондриите, където мазнините, които постъпват в клетката, незабавно се пренасочват за разграждане и „изгаряне“. Нарушеното производство на енергия в резултат на стареенето и дисфункционалните митохондрии може да е причина, поради която човешкият мозък е податлив на заболявания, свързани с възрастта - и защо гладуването и окисляването на мастните киселини са свързани с когнитивни подобрения.