Кишечные стволовые клетки реагируют на пищу, "суперразмеряя" кишечник

Исследование Калифорнийского университета в Беркли показывает, что взрослые стволовые клетки могут изменять размер наших органов в ответ на изменения в организме и окружающей среде. Это открытие может иметь значение для понимания диабета и ожирения.

Ранее считалось, что взрослые стволовые клетки пассивно находятся в тканях, лишь заменяя погибшие или поврежденные клетки.

Однако, работая с плодовыми мушками (Drosophila), ученые обнаружили, что кишечные стволовые клетки реагируют на увеличение потребления пищи производством большего количества кишечных клеток, расширяя размер кишечника, пока продолжается поступление еды.

"Когда мухи начинают есть, кишечные стволовые клетки переходят в режим перегрузки, и кишечник расширяется", — сказала постдокторант Люси О'Брайен. — "Через четыре дня кишечник становится в четыре раза больше, но когда еду убирают, он уменьшается".

Как и у людей, кишечник мухи секретирует собственный инсулин. Именно кишечный инсулин, по-видимому, является сигналом, заставляющим стволовые клетки "суперразмерять" кишечник.

"Из-за множества сходств между плодовой мушкой и человеком это открытие может стать ключом к пониманию того, как человеческие органы адаптируются к изменениям окружающей среды", — сказал доцент Дэвид Билдер.

Исследование будет опубликовано 28 октября в журнале Cell.

Ключевой механизм адаптации

Многие ткани, включая мышцы, печень и кишечник, растут или уменьшаются в зависимости от использования. Кишечник человека, например, отрастает после хирургического удаления его части.

"Одна из стратегий, которую используют животные для борьбы с изменчивостью окружающей среды, — это настройка работы своих систем органов в соответствии с текущими условиями", — отметила О'Брайен.

Ученые обнаружили, что при питании мух их кишечник секретирует инсулин локально, что стимулирует деление кишечных стволовых клеток.

"Настоящим сюрпризом стало то, что кишечник плодовой мушки способен секретировать собственный инсулин", — сказал Билдер. — "Этот кишечный инсулин резко повышается сразу после кормления и напрямую "общается" со стволовыми клетками".

В ответ на пищу стволовые клетки чаще делились симметрично (производя две стволовые клетки), а не асимметрично. Это эффективный способ быстрого увеличения общего числа клеток при сохранении пропорции стволовых клеток.

"Адаптивное изменение размера кишечника имеет смысл с точки зрения физиологической приспособленности", — пояснила О'Брайен. — "Содержание слизистой оболочки кишечника требует больших энергетических затрат — до 30% ресурсов организма. Минимизируя размер кишечника при дефиците пищи и максимизируя пищеварительную способность при ее изобилии, адаптивное изменение размера помогает животным выживать".