Здорове харчування для стовбурових клітин Природа
Предмети
Розуміння того, як низькокалорійне сповільнення уповільнює старіння, може змінити спосіб нашого лікування вікових захворювань. Одним з потенційних ключів до такого лікування може бути покращення місцевого середовища стовбурових клітин. Див. Статтю с.490
Знижений прийом калорій без недоїдання подовжує тривалість життя та сприяє здоровому старінню багатьох тварин 1. Хоча механізми цих ефектів все ще визначаються, обмеження калорій може діяти, принаймні частково, шляхом збереження функцій стовбурових клітин - клітин, здатних до самообновлення та потенційно здатних перерости в специфічні для органів типи клітин. 2,3,4. Два дослідження, одне від Йільмаза та ін. 5 на сторінці 490 цього випуску та ще одне - Серлетті та ін. 6 дюймів Клітинна стовбурова клітина, пролити світло на те, як обмеження калорій може вплинути на тривалість життя та здоров’я дорослих мишей. Хоча одна стаття зосереджена на тканинах кишечника, а інша - на м’язах, обидва роблять висновок, що благотворний вплив обмеження калорій на функцію стовбурових клітин опосередковується змінами мікросередовища клітин, ніші стовбурових клітин.
Основним учасником обмеження калорій є білок mTOR (посилання 7). У поєднанні з іншими білками mTOR утворює два комплекси, відомі як mTORC1 і mTORC2. Комплекс mTORC1 діє в сигнальному шляху, який регулює багато клітинних функцій 8, включаючи трансляцію РНК-месенджерів у білки, активність мітохондрій (електростанцій клітини) та аутофагію (процес, за допомогою якого клітини демонтують і рециркулюють власні компоненти). Обмеження калорій пригнічує активність mTORC1, а експериментальне пригнічення шляху mTORC1 продовжує тривалість життя дріжджів, глистів, мух та мишей 7. Рапаміцин - препарат, який інгібує mTORC1 - також сприяє довголіття у деяких організмів, включаючи мишей середнього віку 9. Ці результати призвели до припущень, що рапаміцин може імітувати обмеження калорій і сповільнювати прогресування вікових захворювань у людей 10 .
Йільмаз та ін. 5 наводять переконливі докази того, що збереження кишкових стовбурових клітин (ІСК) шляхом обмеження калорій є прямим результатом зниженої сигналізації mTORC1. Цікаво, що не шлях mTORC1 всередині ISC здається найважливішим. Натомість дієтичне втручання інгібує передачу сигналів mTORC1 у сусідні спеціалізовані клітини, які називаються клітинами Панета; це призводить до змін у місцевому мікросередовищі, які покращують функцію ISC і які призводять до збільшення кількості як ISC, так і клітин Панета.
Коли автори культивували МКК клітинами Панета, які були отримані від тварин з обмеженим вмістом калорій, МКК, швидше за все, утворювали органоїдні тіла - `` міні-органи '', що містять стовбурові клітини та інші типи клітин, типові для епітеліальної тканини кишечника, - ніж коли вони культивували клітинами Панета від тварин без обмежень. Далі дослідники показали, що mTORC1-опосередкована регуляція Bst1 Ген, який кодує білок, що сприяє проліферації клітин у кістковому мозку, є важливим для цих ефектів. Відповідно збільшилось обмеження калорій Bst1 експресія в клітинах Панета.
Приймаючи подібний підхід, Серлетті та ін. 6 встановили, що обмеження калорій збільшує кількість та регенераційний потенціал стовбурових клітин скелетних м'язів (МСК, також відомих як клітини-супутники) як у молодих, так і у вікових мишей. Після трьох місяців дієти зі зниженою калорійністю у тварин було більше MSC на одне м’язове волокно, ніж у контрольних мишей. Більше того, МСК оброблених тварин показали підвищену регенеративну здатність при трансплантації в пошкоджені м’язи необроблених тварин. Отже, обмеження калорій, схоже, безпосередньо впливає принаймні на деякі наслідки для функції MSC. Такі ефекти можуть бути опосередковані змінами в діяльності мітохондрій. Мітохондрії використовують кисень для генерування енергії, і автори спостерігали, що МСК від обмежених калорій мишей мали більше мітохондрій і вищий рівень споживання кисню, ніж МСК від контрольних тварин.