Согласно новому исследованию ученых Университета Питтсбурга (University of Pittsburgh), избыток сахара мешает клеткам, обновляющих слизистую оболочку толстой кишки в мышиной модели воспалительного заболевания кишечника (ВЗК).
Практическая значимость работы
Выводы, опубликованные в научном журнале Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology, могут помочь понять, почему ограничение сладких продуктов может облегчить симптомы у пациентов с ВЗК.
«Распространенность ВЗК растет во всем мире, и растет быстрее всего в культурах с промышленно развитым, городским образом жизни, которые обычно придерживаются диеты с высоким содержанием сахара», — комментирует автор исследования Тимоти Хэнд (Timothy Hand), научный сотрудник кафедры педиатрии и иммунологии в Медицинской школе Питтсбургского университета (Pitt’s School of Medicine).
«Слишком большое количество сахара вредно по целому ряду причин, и наше исследование дополняет эти доказательства, показывая, как сахар может быть вредным для кишечника. Для пациентов с ВЗК сахар высокой плотности, содержащийся в газированных напитках и конфетах, — то, от от чего лучше держаться подальше».
Материалы и результаты исследования
Под руководством Ансена Бёрра (Ansen Burr) исследователи начали кормить мышей либо стандартной диетой, или диетой с высоким содержанием сахара. Затем они имитировали симптомы ВЗК, обрабатывая животных химическим веществом под названием DSS, которое вызывает повреждение толстой кишки.
К их удивлению, все мыши на диете с высоким содержанием сахара умерли в течение девяти дней. Напротив, все животные на стандартной диете дожили до конца 14-дневного эксперимента.
Чтобы узнать, что делает сахар таким смертельным для мышей с симптомами ВЗК, команда ученых исследовала толстую кишку животных. Толстая кишка выстлана слоем эпителиальных клеток, которые расположены в виде пальцевидных выступов, называемых криптами. В здоровой толстой кишке эти клетки постоянно пополняются за счет деления стволовых клеток на дне каждой крипты.
«Эпителий толстой кишки похож на конвейерную ленту», — объясняет Хэнд. «Клеткам требуется пять дней, чтобы пройти по контуру от нижней части “склепа” до верхней, где они попадают в толстую кишку и выводятся при дефекации. По сути, вы создаете совершенно новую толстую кишку каждые пять дней».
По словам Хэнда, когда мышам на диете с высоким содержанием сахара давали DSS, эта цепь разрушилась. У некоторых животных защитный слой эпителиальных клеток был полностью утрачен, в результате чего толстая кишка была заполнена кровью и иммунными клетками.
Неожиданно диета с высоким содержанием сахара оказалась столь же смертельной для стерильных мышей, получавших DSS, что свидетельствует о том, что сахар напрямую влияет на толстую кишку и не зависит от кишечного микробиома, как предсказывали исследователи.
Затем команда ученых проверила, как сахар влияет на мышиные и человеческие колоноиды, миниатюрный кишечник размером с маковое зернышко, которые можно выращивать в лабораторных условиях. По мере увеличения концентрации глюкозы, сахарозы или фруктозы развивалось меньшее количество колоноидов, и они росли медленнее, что свидетельствует о нарушении деления клеток сахаром.
«Мы обнаружили, что стволовые клетки делились гораздо медленнее в присутствии сахара — вероятно, слишком медленно, чтобы восстанавливать повреждения толстой кишки», — добавляет Хэнд. «Другая странная вещь, которую мы заметили, заключалась в том, что метаболизм клеток был другим. Эти клетки обычно предпочитают использовать жирные кислоты, но после выращивания в условиях с высоким содержанием сахара они, похоже, застряли в использовании сахара».
В сахаристых условиях у клеток значительно изменились метаболические пути, и они произвели более низкие уровни АТФ, обеспечивающей энергию молекулы, которая управляет клеточными процессами. Исследователи подозревают, что эта перестройка клеточных путей подавляет способность стволовых клеток к делению, замедляя обновление слизистой оболочки толстой кишки и ускоряя повреждение кишечника при ВЗК.
По словам Хэнда, эти результаты могут помочь объяснить результаты других исследований, которые связывают подслащенные напитки, в том числе газированные напитки, безалкогольные напитки и соки, с негативными последствиями для пациентов с ВЗК.
«Если вы едите яблоко или апельсин, вы едите много сахара, но этот сахар связан в клетках фрукта, поэтому требуется много времени, чтобы переварить и открыть эти клетки для получения сахара», — комментирует автор исследования. «Если вы пьете газировку, сахар становится доступным почти в ту же секунду, как он попадает в ваш кишечник, поэтому легко употребить огромное количество сахара за очень короткое время. Наши исследования показывают, что потребление большого количества сахара может иметь негативные последствия для восстановления толстой кишки у пациентов с воспалительным заболеванием кишечника».
Хэнд считает, что будущие исследования будут сосредоточены на понимании того, как диета и иммунный ответ могут влиять на ВЗК.
«Я думаю, что нам нужно более глубоко изучить, какие диеты принесут пользу пациентам с повреждением кишечника, будь то ВЗК или лучевая терапия для лечения рака толстой кишки», — заключает Хэнд. «Речь идет о нутрицевтическом подходе к повреждению толстой кишки или идее найти правильную диету для конкретного пациента».
Статья по теме: Диарея при ВЗК – что нужно знать.