Стареенето и диетата влияят на протеините в червата
Забележка относно използването на графичен материал: Използването на графичен материал за прессъобщението е разрешено безплатно, при условие че е посочен източникът. Изображенията могат да се използват само във връзка със съдържанието на това съобщение за пресата. Ако имате нужда от изображението с по-висока разделителна способност или ако имате някакви въпроси относно по-нататъшната употреба, моля, свържете се директно с пресцентъра, който го е публикувал.
Тънките черва са един от най-важните интерфейси между околната среда и нашето тяло. Той е отговорен за усвояването на хранителни вещества и формира бариера срещу потенциално вредните влияния на околната среда. Воден от изследователи от Лайбниц институт за изследване на стареенето (FLI) в Йена, международен екип изследва влиянието на стареенето и диетата върху чревния епител на мишки. В зависимост от участъка на червата те успяха да демонстрират специфични ефекти върху протеомите и свързаните с възрастта трудности при адаптирането към промените в хранителните вещества. Изследването предоставя картина на пространствената структура на тънкочревния протеом при мишка и е публикувано в списание Cell Reports.
Йена. Тънките черва, най-дългата част на храносмилателния тракт, представлява един от най-важните интерфейси между околната среда и тялото ни. Той има две основни функции: от една страна, той е отговорен за усвояването на хранителните вещества от храната, която ядем, а от друга, той функционира като бариера за ограничаване на навлизането на замърсители в организма. Органът е много приспособим и реагира динамично на промени в хранителните вещества или диета с намалено съдържание на калории (диета). Клетъчният слой, който образува повърхността на тънките черва, така нареченият чревен епител, е подложен на непрекъснат процес на обновяване, който продължава около 3-5 дни.
Изследвани са някои от ефектите на стареенето и диетата върху тънките черва. Известно е, че процесът на стареене води до намалено усвояване на хранителни вещества от епитела и по този начин може да допринесе за недохранване при възрастните хора. В допълнение могат да бъдат демонстрирани анатомични разлики между различните участъци на тънките черва. Зависимите от секциите ефекти на стареенето и диетата върху цялостта на всички протеини (протеоми), които са част от чревния епител, все още не са изследвани.
Изследване на международен изследователски екип от Лайбниц институт за изследване на стареенето - Институт Фриц Липман (FLI) в Йена и техните колеги от Института за интегративно изследване на рака на Кох в MIT, Кеймбридж, САЩ; Genentech Inc., Сан Франциско, САЩ и Университета на Фридрих Шилер Йена, сега са посветени на тази тема. Използвайки съвременни протеомни анализи с помощта на масова спектрометрия, изследователите изследват възрастово и секционно зависими разлики в клетъчния състав на чревните крипти, анатомични депресии в чревния епител, в които са разположени чревните стволови клетки и някои диференцирани клетки, необходими за регенерацията на червата. Техните резултати дават пълна картина на пространствената структура на протеома в тънките черва на мишката.
Влияние на стареенето върху чревния епител
Анализирайки промените в протеома в 12 различни части на тънките черва, изследователите са успели да характеризират разликите в изобилието на протеини по органа и да идентифицират регионалните различия в клетъчния състав на чревните крипти. Резултатите показват например, че броят на бокаловите клетки, клетъчен тип, който допринася главно за образуването на чревната лигавица, е значително увеличен в крайната част на тънките черва. Разликите на протеома в чревните крипти от различни чревни отдели съответстват на добре познатото анатомично разделение на червата на трите основни части на дванадесетопръстника, празното черво и илеума.
В следваща стъпка екипът изследва ефектите от стареенето върху чревните крипти от различни секции и сравнява над 5000 протеина от млади и стари мишки. Анализите показаха, че протеините, които се влияят в процеса на стареене, се срещат с различни честоти в зависимост от участъка на червата. Това означава, че процесът на стареене има различни ефекти върху различните анатомични области на лигавицата на тънките черва.
„Нашите резултати показват ясно възрастово влияние върху състава на протеините и клетките на чревните крипти. Открихме сериозни промени в свързаните с възпалението протеини и намалените нива на маркери на стволови клетки при стари мишки. Това показва, че деликатната структура на епитела се нарушава по време на процеса на стареене, което води до възпаление и намалена саморегенерация. По-специално секцията на илеума показва изразени признаци на стареене “, казва Надя Геберт, първият автор на изследването, обяснявайки най-важните резултати, които е открила по време на докторската си дисертация.
Ефект от диетата върху червата на млади и стари мишки
В следваща стъпка изследователският екип изследва как млади и стари мишки реагират на промените в диетата. Те поставиха млади и стари животни на диета за един месец (добре известна интервенция против стареене с намален прием на храна без недохранване) и позволиха на някои животни отново да имат неограничен достъп до храна след диетата. Както краткосрочната диета, така и диетата с последващо хранене показват ефекти върху стотици протеини при млади животни, докато по-малко протеини са засегнати при стари животни. Това показва намалена способност на старите животни да се адаптират към промяната в диетата. По-специално старите животни са имали проблеми със стабилизирането на телесното си тегло: те са продължили да отслабват няколко дни след началото на промяната в диетата, докато по-младите животни са успели да стабилизират телесното си тегло след няколко дни. Авторите обаче установяват, че диетичният цикъл, последван от неограничен достъп до храна, е достатъчен за частично възстановяване на клетъчния състав на чревните крипти на стари мишки, което показва възможни анти-стареещи ефекти на тази мярка.
„По-специално превключването между диета и нормално хранене, а не само диета, има положителни ефекти върху чревната лигавица и води до частично подмладяване на протеините в чревните крипти на стари мишки. Това би могло да се тълкува като подкрепящо положителните ефекти от диетата на гладно. От друга страна, лошата адаптивност на чревния епител на стари мишки показва драстичните ефекти, които могат да бъдат причинени при възрастни хора чрез промени в диетата или медикаментозно лечение “, казва д-р. Алесандро Ори, ръководител на група във FLI.
Роля на чревните стволови клетки
При по-внимателно проучване беше показано, че при краткосрочна диета, последвана от нормално хранене, стволовите клетки в чревния епител се развиват отново по-силно в специализирани бокалени клетки (диференциация). Изследователите са успели да идентифицират ензим (Hmgcs2), който реагира на промените в диетата и по този начин влияе върху този процес на диференциация на стволови клетки. Диетата води до повишена концентрация на този ензим в стволовите клетки в тънките черва, което по този начин променя тяхното диференциращо поведение.
Разглеждайки по-широко метаболитните промени, изследователите откриват регионални разлики в броя на ензимите, които ограничават други важни метаболитни пътища, като метаболизма на глюкозата. Това предполага, че метаболизмът на чревните епителни клетки и количеството на междинните продукти, които се създават, варират по протежение на тънките черва, а заедно с това и здравето и адаптивността на чревната лигавица.
„С това широкообхватно изследване на протеомиката успяхме да създадем един вид атлас, който показва пространствената структура на тънкочревния протеом при мишката. Резултатите са достъпни като безплатен онлайн ресурс и могат да бъдат използвани за по-нататъшни проучвания “, казва Ори. В по-нататъшни проучвания изследователите сега търсят медицински възможности, които могат да възстановят способността на червата да се регенерират в напреднала възраст и по този начин да допринесат за здравословен живот на възрастните хора.