Учёные из МИТ обнаружили, что аминокислота цистеин может способствовать самоисцелению кишечника. В исследованиях на мышах богатая цистеином диета активировала иммунные клетки, выделяющие молекулу, которая ускоряет восстановление клеток в тонком кишечнике. Этот процесс помогает регенерации слизистой кишечника после нарушений, вызванных радиацией или химиотерапией.
Новое исследование МИТ предполагает, что употребление пищи с высоким содержанием аминокислоты цистеина может активировать сигнальный процесс иммунитета, подталкивающий клетки к выращиванию новой кишечной ткани.
Эта усиленная способность к регенерации может помочь организму излечивать повреждения, вызванные радиацией, являющейся распространённым побочным эффектом лечения онкологических заболеваний. Хотя исследование проводилось на мышах, учёные говорят, что если испытания на человеке покажут подобные результаты, цистеин в пище или пищевых добавках может обеспечить более быстрое восстановление кишечника после повреждений.
«Исследование предполагает, что если мы дадим этим пациентам богатую цистеином диету или цистеиновые добавки, возможно, мы сможем смягчить некоторые повреждения, вызванные химиотерапией или радиацией, — говорит Омер Ильмаз, директор Инициативы стволовых клеток МИТ, адъюнкт-профессор биологии МИТ и член Института интеграционных исследований рака им. Коха МИТ. — Красота решения заключена здесь в том, что мы не используем синтетическую молекулу — мы эксплуатируем естественное пищевое соединение».
Предыдущие исследования показали, что специфические типы диеты, включая ограничение количества калорий, могут усилить функционирование стволовых клеток кишечника. Однако, в данном исследовании впервые с точностью установлен отдельный нутриент, напрямую усиливающий способность кишечника к восстановлению.
Питание и регенерация
Хорошо известно, что питание играет в здоровье главную роль. Богатая жирами пища способствует ожирению, диабету и другим хроническим состояниям, в то время как низкокалорийная пища связана с увеличением продолжительности жизни многих видов. В лаборатории Ильмаза давно исследуют влияние различных моделей питания на регенерацию стволовых клеток, и ранее они показали, что как жирная пища, так и кратковременное голодание могут определённым образом увеличивать активность стволовых клеток.
«Мы знаем, что макро-диеты, вроде диеты с высоким содержанием сахара, высоким содержанием жиров и низким содержанием калорий, очевидным образом влияют на здоровье. Но на микро-уровне нам намного меньше известно о том, как отдельные клетки влияют на предопределение клеточной судьбы, а также на функцию тканей и их общее здоровье», — говорит Ильмаз.
В своей последней работе, учёные из МИТ давали мышам пищу, богатую одной из 20 аминокислот — кирпичиков, из которых строятся белки. Затем исследователи анализировали, как каждая из аминокислот влияла на рост стволовых клеток в кишечнике. Цистеин обладал самым сильным влиянием, значительно повышая количество как стволовых клеток, так и клеток-предшественников (незрелых клеток, из которых развиваются взрослые клетки кишечника).
Дальнейшие эксперименты показали, что цистеин запускает цепную реакцию, активирующую иммунные клетки Т-клетки CD8. Когда клетки кишечника всасывают цистеин из пищи, они конвертируют его в СоА, кофактор, проникающий в слизистую оболочку кишечника. Попав туда, клетки CD8 захватывают СоА, который запускает процесс их деления, и высвобождает сигнальную молекулу под названием IL-22.
IL-22 играет ключевую роль в регулировании регенерации стволовых клеток кишечника, но учёные до сих пор не знали, что его могут производить Т-клетки CD8. При активации эти высвобождающие IL-22 Т-клетки помогают защищать и восстанавливать слизистую кишечника после повреждения.
«Здесь по-настоящему удивительно то, что потребление мышами богатой цистеином пищи приводит к расширению популяции иммунных клеток, которые мы, как правило, не ассоциируем с выработкой IL-22 и регулированием стволовости кишечника, — говорит Ильмаз. — При богатой цистеином пище происходит увеличение пула клеток, вырабатывающих IL-22, особенно фракции Т-клеток CD8».
Эти Т-клетки имеют свойство образовывать скопления на слизистой кишечника, помещая их в соответствующий участок для быстрой реакции на повреждения. Исследователи наблюдали, что активация Т-клеток CD8 происходила в основном в тонком кишечнике, а не где-либо ещё в ЖКТ, скорее всего потому, что большая часть белков из пищи всасывается именно там.
Устранение повреждений от радиации и химиотерапии
В этом исследовании мыши на богатой цистеином диете показывали ускоренное восстановление после облучения слизистой кишечника. В другой, неопубликованной работе, учёные обнаружили, что такое же питание способствовало восстановлению после лечение 5-фторурацилом, химиотерапевтическим препаратом, обычно используемым при раке толстой кишки и поджелудочной железы, который также может повреждать ткани кишечника.
Цистеин в природе присутствует во многих богатых белками продуктах, включая мясо, молоко, бобовые и орехи. Организм также способен вырабатывать цистеин, конвертируя другую аминокислоту, метионин, в печени. Однако, цистеин внутреннего производства циркулирует по всему организму, а не концентрируется в кишечнике, в отличие от пищевого цистеина.
«С помощью нашей богатой цистеином диеты кишечник первым сталкивается с высоким содержанием цистеина», — говорит Чи.
Помимо антиоксидантов
Давно известно, что цистеин обладает противоокислительными свойствами, но в этом исследовании впервые показано, что он также помогает восстанавливаться стволовым клеткам кишечника. Сейчас исследователи изучают, может ли цистеин также стимулировать восстановительные процессы в других тканях. Один из осуществляемых на данный момент проектов — испытания цистеина на предмет повторного роста волосяных фолликул.
Кроме того, они планируют продолжать исследования других аминокислот, которые могут влиять на обновление клеток и здоровье кишечника.
«Я думаю, мы откроем множество новых механизмов, касающихся того, каким образом аминокислоты регулируют предопределение судьбы клеток и здоровье кишечника в тонкой и толстой кишке», — говорит Ильмаз.
Автор статьи — Энн Трэфтон (Anne Trafton).
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Массачусетским технологическим институтом (МИТ).
Вам также может быть интересно: