Studie Verknüpfungen bestimmter Metaboliten für die Stammzell-Funktion im Darm

MIT Biologen haben entdeckt, eine unerwartete Wirkung von ketogener oder Fett-reiche Ernährung: Sie zeigten, dass hohe Konzentrationen von Ketonkörpern, Moleküle produziert durch den Zerfall von Fett, die helfen, den Darm zu pflegen, einen großen pool von adulten Stammzellen, die entscheidend für die hält die Darmschleimhaut gesund.

Die Forscher fanden auch, dass intestinale Stammzellen produzieren eine ungewöhnlich hohe Ketonkörper sogar in der Abwesenheit von einem hohen Fett-Diät. Diese Ketonkörper aktivieren Sie einen bekannten Signalweg namens Notch, die zuvor gezeigt, zu helfen, regulieren die Differenzierung von Stammzellen.

„Ketonkörper sind eines der ersten Beispiele dafür, wie ein Metabolit weist stem cell fate in den Darm“, sagt Omer Yilmaz, der Eisen und Chang Career Development Associate Professor für Biologie und Mitglied des MIT-Koch-Institut für Integrative Cancer Research. „Diese Ketonkörper, die sind normalerweise gedacht, um eine kritische Rolle in der Energie Wartung während Zeiten der Ernährungs-stress, betreiben Sie den Notch-Signalweg zur Verbesserung der stammzellfunktion. Änderungen in Keton-Körper-Ebenen und in verschiedenen Ernährungs-Mitgliedstaaten oder Diäten ermöglichen Stammzellen zur Anpassung an die verschiedenen spielt.“

In einer Studie mit Mäusen, die Forscher fanden heraus, dass eine ketogene Diät gab intestinalen Stammzellen einen regenerativen Schub, das machte Sie besser in der Lage, erholen sich von Schäden an der Darmschleimhaut, im Vergleich zu den Stammzellen von Mäusen auf einer normalen Ernährung.

Yilmaz ist der senior-Autor der Studie, die in der Aug. 22 Ausgabe der Zelle. MIT postdoc-Chia-Wei Cheng ist das Papier der führende Autor.

Eine unerwartete Rolle

Adulte Stammzellen, die unterscheiden können in viele verschiedene Zelltypen sind, finden sich in Geweben im ganzen Körper. Diese Stammzellen sind besonders wichtig in den Darm, weil die Darmschleimhaut ersetzt alle paar Tage. Yilmaz‘ Labor hat vorher gezeigt, dass das Fasten erhöht die stammzellfunktion im Alter von Mäusen, die eine fettreiche Ernährung kann stimulieren das schnelle Wachstum der Stammzell-Populationen in den Darm.

In dieser Studie, die Forscher untersuchen wollten, die mögliche Rolle der Stoffwechsel in der Funktion der intestinalen Stammzellen. Durch die Analyse von genexpressionsdaten, Cheng entdeckt, dass mehrere Enzyme, die bei der Produktion von Ketonkörper sind reichlich vorhanden in intestinalen Stammzellen als in anderen Arten von Zellen.

Wenn Sie eine sehr high-fat-Diät wird verbraucht, die Zellen verwenden, diese Enzyme zu brechen Fett in Ketonkörper, die der Körper verwenden können, für den Kraftstoff, in der Abwesenheit von Kohlenhydraten. Jedoch, da diese Enzyme sind so aktiv in den intestinalen Stammzellen, diese Zellen ungewöhnlich hohe Keton Ebenen Körper auch bei einer normalen Ernährung konsumiert wird.

Zu Ihrer überraschung fanden die Forscher, dass die ketone stimulieren die Notch-Signalwegs, von denen bekannt ist, kritisch zu sein für die Regulierung der Stammzell-Funktionen wie Regeneration geschädigten Gewebes.

„Intestinalen Stammzellen erzeugen kann, die Ketonkörper, die durch Sie selbst, und Sie zur Erhaltung Ihrer eigenen stemness durch fine-tuning eine fest verdrahtete Entwicklungs-Signalweg steuert die Zelle Abstammung und Schicksal“, sagt Cheng.

In den Mäusen, zeigten die Forscher, dass eine ketogene Diät verstärkt sich dieser Effekt, und die Mäuse auf solch eine Diät waren besser in der Lage, sich zu regenerieren neue-Darm-Gewebe. Wenn die Forscher fütterten die Mäuse einen hohen Zucker-Diät, sahen Sie die entgegengesetzte Wirkung: Ketone Produktion und Stamm-Zell-Funktion sowohl zurückgegangen.

Stammzellen-Funktion

Die Studie hilft, um die Beantwortung einiger Fragen durch Yilmaz‘ früheren arbeiten zeigen, dass sowohl das Fasten und high-fat-Diäten verbessern die intestinale Stammzellen-Funktion. Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Stimulierung von ketogenesis durch jede Art von Diät, die Grenzen der Zufuhr von Kohlenhydraten hilft, den Stammzellen-Vermehrung.

„Ketonkörper werden stark induziert im Darm während der Perioden von Nahrungsmangel und spielen eine wichtige Rolle im Prozess der Erhaltung und Verbesserung von Stammzell-Aktivität“, sagt Yilmaz. „Wenn Lebensmittel nicht leicht verfügbar könnte es sein, dass der Darm braucht zur Erhaltung der Stammzell-Funktion, so dass, wenn die Nährstoffe werden vollgestopft, Sie haben einen pool der sehr aktiven Stammzellen, die gehen können, um wieder zu bevölkern die Zellen des Darms.“

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine ketogene Diät, die Keton-Körper-Produktion im Darm, die hilfreich sein könnten für die Reparatur von Schäden an der Darmschleimhaut, die auftreten können, bei Krebspatienten unter Strahlen-oder Chemotherapie-Behandlungen, Yilmaz sagt.

Die Forscher planen nun zu untersuchen, ob Adulte Stammzellen in andere Arten von Gewebe verwenden Keton-Körper zu regulieren deren Funktion. Eine zentrale Frage ist, ob Keton-induzierte Stammzellen-Aktivität könnte mit der Krebs-Entwicklung, denn es gibt Hinweise, dass einige Tumoren, die im Darm und anderen Geweben entstehen aus Stammzellen.