21 ноября 2021

Как связана диета, кишечник и болезни

Поперечное сечение кишечника мыши

Стволовые клетки кишечника выделены зеленым цветом, деление клеток — красным. Предоставлено: Гельмгольц Мюнхен / Аника Бёттхер.

Кишечник необходим для поддержания нашего энергетического баланса и мастерски быстро реагирует на изменения в питании и балансе питательных веществ. Ему удается сделать это с помощью кишечных клеток, которые, помимо прочего, специализируются на абсорбции компонентов пищи или секреции гормонов. У взрослых людей клетки кишечника регенерируют каждые пять-семь дней. Способность постоянно обновлять и развивать все типы кишечных клеток из кишечных стволовых клеток имеет решающее значение для естественной адаптивности пищеварительной системы. Однако длительная диета с высоким содержанием сахара и жира нарушает эту адаптацию и может способствовать развитию ожирения, диабета 2 типа и рака желудочно-кишечного тракта.

Молекулярные механизмы, лежащие в основе этой дезадаптации, являются частью области исследований Хайко Ликерта и его группы в Гельмгольце в Мюнхене и Мюнхенском техническом университете.

Ученые предполагают, что стволовые клетки кишечника играют особую роль в дезадаптации.

Используя модель на мышах, исследователи исследовали эффекты диеты с высоким содержанием сахара и жиров и сравнили ее с контрольной группой.

От высококалорийной диеты до повышенного риска рака желудочно-кишечного тракта

«Первое, что мы заметили, это то, что тонкий кишечник значительно увеличивается в размерах при использовании высококалорийной диеты», — говорит руководитель исследования Аника Бёттхер. «Вместе с командой компьютерных биологов Фабиана Тайса из Helmholtz Munich мы затем профилировали 27 000 кишечных клеток из контрольной диеты и мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров и сахара. Таким образом, используя новые методы машинного обучения, мы обнаружили, что стволовые клетки кишечника делятся и дифференцируются значительно быстрее у мышей, соблюдающих нездоровую диету».

Исследователи предполагают, что это связано с активизацией соответствующих сигнальных путей, что связано с ускорением роста опухоли при многих видах рака.

Это может быть важным звеном:

  • диета влияет на метаболические сигналы;
  • что приводит к чрезмерному росту кишечных стволовых клеток;
  • и, в конечном итоге, к повышенному риску рака желудочно-кишечного тракта.

С помощью этого метода высокого разрешения исследователи также смогли изучить редкие типы клеток кишечника, например, клетки, секретирующие гормоны. Среди своих результатов они смогли показать, что нездоровая диета приводит к снижению количества серотонин-продуцирующих клеток в кишечнике. Это может привести к инерции кишечника (типично для сахарного диабета) или повышению аппетита. Кроме того, исследование показало, что абсорбирующие клетки адаптируются к диете с высоким содержанием жиров, и их функциональность увеличивается, что напрямую способствует увеличению веса.

Важные фундаментальные исследования для неинвазивной терапии

Эти и другие результаты исследования приводят к новому пониманию механизмов заболевания, связанных с высококалорийной диетой. «То, что мы обнаружили, имеет решающее значение для разработки альтернативных неинвазивных методов лечения», — говорит руководитель исследования Хайко Ликерт, подводя итоги. На сегодняшний день не существует фармакологического подхода к предотвращению, прекращению или обращению вспять ожирения и диабета. Только бариатрическая операция приводит к необратимой потере веса и даже может привести к ремиссии диабета. Однако эти операции являются инвазивными, необратимыми и дорогостоящими для системы здравоохранения. Новые неинвазивные методы лечения могут применяться, например, на гормональном уровне за счет целенаправленной регуляции уровня серотонина. Исследовательская группа изучит этот и другие подходы в последующих исследованиях.

Как связана диета, кишечник и болезни

Хайко Ликерт и Аника Бёттхер проводят исследования в Диабетическом центре им. Гельмгольца в Мюнхене. Они специализируются на разработке методов регенеративного лечения многочисленных широко распространенных заболеваний, связанных с нарушением функции кишечника. Ликерт возглавляет Институт исследований диабета и регенерации и является профессором Мюнхенского технического университета (TUM). Оба являются учеными Немецкого центра исследований диабета (DZD).

Настоящее исследование было опубликовано в журнале Nature Metabolism в качестве прикрытия.

Источник

Метки:



Как выглядят живые бактерии

Изображения живых бактерий Исследователи UCL сделали самые четкие изображения живых бактерий, которые показали сложную архитектуру защитного слоя, который окружает многие бактерии и усложняет их уничтожение антибиотиками. Исследование, опубликованное сегодня (25 октября 2021 г.) в Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA и проведенное в сотрудничестве с учеными из Национальной физической лаборатории, Королевского…

Взгляд на то как клетки меняются в результате болезни

Новый «конвейер анализа изображений» дает ученым возможность быстро понять, как болезнь или травма изменили тело, вплоть до отдельной клетки. Он называется TDAExplore, который берет подробные изображения, полученные с помощью микроскопии, объединяет их с горячей областью математики, называемой топологией, которая дает представление о том, как устроены вещи, и аналитическую мощь искусственного интеллекта, чтобы дать, например, новый…

Как жара влияет на людей в взрослом возрасте

Новое исследование показало, что дни сильной жары были связаны с более высоким риском посещения отделения неотложной помощи среди взрослых в возрасте 18-64 лет по сравнению со взрослыми старше 75 лет. Смертность от погодных явлений Сильная жара — основная причина смертей, связанных с погодой, в Соединенных Штатах — представляет все большую угрозу для населения, поскольку ожидается,…

Как герпес проникает навсегда в нервную систему

Ученые выяснили, как герпес похищает белок для заражения нервной системы. Открывает дверь для давно необходимой вакцины против HSV1 и HSV2. Более половины взрослого населения США являются носителями герпеса HSV1. Вирус может вызывать слепоту, опасный для жизни энцефалит и способствовать развитию деменции. Герпес 1 типа запечатан поцелуем на всю жизнь. Более половины взрослого населения США являются…

Как физические упражнения помогают уменьшить воспаление

Как физкультура действует на молекулярном уровне Физические упражнения увеличивают содержание в организме веществ, подобных каннабису, что, в свою очередь, помогает уменьшить воспаление и потенциально может помочь в лечении определенных состояний, таких как артрит, рак и болезни сердца. В новом исследовании, опубликованном в Gut Microbes, эксперты из Ноттингемского университета обнаружили, что физические упражнения у людей с…