Ученые из Университета Хельсинки выявили новый регуляторный механизм, который направляет дифференцировку стволовых клеток кишечника в условиях изменения питательных веществ. Клеточная сигнализация, активируемая питанием, увеличивает размер стволовых клеток в кишечнике плодовой мушки. Размер стволовых клеток, в свою очередь, контролирует тип клеток, в которые они дифференцируются. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Клеточный баланс кишечника тщательно регулируется, и на него влияет, в частности, питание: обильное питание увеличивает общее количество клеток в кишечнике, в то время как голодание их уменьшает. Количество различных типов клеток также меняется в зависимости от питания. На вопросы о том, как питательный статус кишечника контролирует деление и дифференцировку стволовых клеток и как меняется адаптация стволовых клеток к питательным веществам в процессе старения, пока нет исчерпывающих ответов.
Для функционирования стволовых клеток необходима гибкая регуляция их размера. Другими словами, размер клеток динамически увеличивается или уменьшается в зависимости от условий питания. Такая гибкость позволяет стволовым клеткам изменяться в соответствии с преобладающим питательным статусом. Используя визуализацию клеток всего кишечника, исследователи обнаружили, что адаптация размера стволовых клеток к питательным веществам и их дифференцировка происходят в разных областях кишечника по-разному.
«Наблюдения показывают, что регуляция кишечных стволовых клеток гораздо более специфична для разных областей, чем считалось ранее. Это может иметь отношение, например, к тому, как мы думаем о патогенетических механизмах кишечных заболеваний», – говорит Яакко Маттила, автор статьи.
Ученые также заметили, что способность стволовых клеток кишечника реагировать на изменение питательного статуса значительно снижается у пожилых животных. Также было обнаружено, что у старых животных стволовые клетки находятся в состоянии, когда они постоянно имеют большой размер, что ограничивает их способность к дифференцировке.
С возрастом гибкая регуляция размера стволовых клеток заметно лучше сохранялась у особей, которых держали в режиме диеты, известной как прерывистое голодание. Ранее было показано, что голодание продлевает жизнь животных, и полученные сейчас результаты указывают на то, что улучшение сохранения функции стволовых клеток может быть этому причиной.
По словам исследователей, механизмы, связанные с функционированием, адаптацией к питательным веществам и старением стволовых клеток человека и плодовой мушки, достаточно схожи. Ученые считают, что результаты имеют более широкое значение для понимания того, как замедлить потерю функций тканей, вызванную старением, контролируя адаптацию клеток к питательным веществам. Однако необходимо больше информации о влиянии этого механизма на стволовые клетки кишечника человека.
[Фото: Jaakko Mattila]
