Кетогенная диета помогает мышечным стволовым клеткам мышей выживать в условиях стресса
Голодание погружает мышечные стволовые клетки в состояние глубокого покоя, что замедляет восстановление мышц, но также делает клетки более устойчивыми к стрессу. Это показало исследование Стэнфордской медицинской школы на лабораторных мышах.
Такой же защитный эффект достигается при кормлении мышей высокожирной низкоуглеводной пищей (кетогенной диетой), имитирующей реакцию организма на голод, или при введении кетоновых тел — побочных продуктов использования жира в качестве источника энергии.
Исследование, опубликованное 7 июня в Cell Metabolism, показывает, как организм реагирует на недостаток и изобилие ресурсов, и даёт ключи к пониманию влияния старения на способность к регенерации тканей. Хотя работа сосредоточена на мышечных стволовых клетках, учёные полагают, что выводы применимы и к другим типам тканей.
Устойчивость в условиях дефицита
Исследователи обнаружили, что мыши, голодавшие от 1 до 2,5 дней, восстанавливали мышцы задних конечностей после травмы хуже, чем сытые животные. Сниженная регенеративная способность сохранялась до трёх дней после возобновления питания и возвращалась к норме в течение недели.
Мышечные стволовые клетки голодавших мышей были меньше и делились медленнее. Однако они демонстрировали повышенную устойчивость: лучше выживали в чашке Петри в условиях нехватки питательных веществ, воздействия повреждающих химикатов и радиации, а также после трансплантации обратно в животных.
«Обычно большинство выращенных в лаборатории мышечных стволовых клеток погибает при трансплантации, — сказал старший автор работы Томас Рандо. — Но эти клетки находятся в состоянии глубокого покоя, которое мы называем кетон-индуцированной глубокой квайесценцией. Оно позволяет им выдерживать многие виды стресса».
Роль кетоновых тел
Мышечные стволовые клетки от сытых животных, обработанные кетоновым телом бета-гидроксибутиратом (BHB), проявляли такую же устойчивость, как и клетки от голодавших мышей. Аналогичный эффект наблюдался у клеток мышей на кетогенной диете или нормальном рационе с инъекциями кетоновых тел.
Кроме того, обработка кетоновыми телами в течение недели позволила старым мышечным стволовым клеткам выживать так же хорошо, как и их молодым аналогам.
Перспективы применения
«Клетки эволюционировали, чтобы существовать как в изобилии, так и в условиях дефицита, — отметил Рандо. — Кетоновые тела не только возникают при использовании жира для энергии, но и переводят стволовые клетки в состояние покоя, защищающее их во время лишений. В этом состоянии они защищены от стресса, но менее способны регенерировать повреждённую ткань».
Учёные предполагают, что балансирование этих эффектов может помочь в борьбе со старением и улучшить функцию стволовых клеток по всему организму.
«Было бы полезно, если бы эффекты голодания на стволовые клетки можно было достичь с помощью кетоновых тел, без необходимости голодать или сидеть на кетогенной диете, — сказал Рандо. — Возможно, можно будет питаться нормально и при этом получать эту повышенную устойчивость».