Az öregedés és az étrend hatással van a belekben lévő fehérjékre - a háziorvos
A vékonybél az egyik legfontosabb interfész a környezet és a testünk között. Felelős a tápanyagok felvételéért, és gátat képez a potenciálisan káros környezeti hatásokkal szemben. A jénai Leibniz Öregedéskutató Intézet (FLI) kutatóinak vezetésével egy nemzetközi csoport megvizsgálta az öregedés és az étrend hatását az egerek bélhámjára. A bélszakasztól függően kimutathatták a fehérjék specifikus hatásait és az életkorral összefüggő nehézségeket a tápanyagváltozásokhoz való alkalmazkodás során. A tanulmány képet nyújt az egér vékonybél-proteomjának térbeli szerkezetéről, és a Cell Reports folyóiratban jelent meg.
A vékonybél, az emésztőrendszer leghosszabb része, az egyik legfontosabb interfészt képviseli a környezet és a testünk között, amelynek két fő feladata van: egyrészt felelős a tápanyagok felszívódásáért az elfogyasztott ételből, másrészt pedig funkcionál akadályként korlátozza a szennyező anyagok szervezetbe jutását. A szerv nagyon alkalmazkodó és dinamikusan reagál a tápanyagok változására vagy a csökkentett kalóriatartalmú étrendre (diéta). A vékonybél felületét képező sejtréteget, az úgynevezett bélhámot folyamatos megújulási folyamatnak vetik alá, amely körülbelül 3-5 napig tart.
Az öregedés és az étrend vékonybélre gyakorolt néhány hatását tanulmányozták. Ismeretes, hogy az öregedési folyamat a tápanyagok csökkenő felszívódásához vezet a hámban, és így hozzájárulhat az idősek alultápláltságához. Ezenkívül a vékonybél különböző szakaszai között anatómiai különbségek is kimutathatóak voltak. Az öregedés és az étrend szakaszfüggő hatásait a bélhám részét képező fehérjék (proteomok) egészére még nem vizsgálták.
Egy tanulmány, amelyet egy nemzetközi kutatócsoport végzett a jibeni Leibniz Öregedéskutató Intézet - Fritz Lipmann Intézet (FLI) és munkatársaival a Cambridge-i MIT-beli Koch Intézet Integratív Rákkutató Intézetéből, USA; Az amerikai San Francisco-i Genentech Inc. és a jénai Friedrich Schiller Egyetem most elkötelezetten foglalkozik ezzel a témával. A legkorszerűbb tömegspektrometriás proteomelemzések segítségével a kutatók életkor- és szakaszfüggő különbségeket vizsgáltak a bélkripta sejtösszetételében, anatómiai depressziókat a bélhámban, amelyekben a bél őssejtjei és néhány differenciált sejt található, amelyek szükségesek a bél regenerációjához. Eredményeik teljes képet nyújtanak az egér vékonybélében lévő proteom térbeli szerkezetéről.
Az öregedés hatása a bélhámra
A vékonybél 12 különböző részén a proteom változásainak elemzésével a kutatók képesek voltak jellemezni a fehérje-bőség különbségeit a szerv mentén, és azonosítani tudták a bél kripták sejtösszetételének regionális különbségeit. Az eredmények azt mutatják, hogy például a serlegsejtek száma - egy olyan sejttípus, amely elsősorban a bélnyálkahártya kialakulásához járul hozzá - a vékonybél végrészében jelentősen megnő. A különböző bélszakaszokból származó bél kripták proteomjának különbségei megfelelnek a bél ismert anatómiai felosztásának a duodenum három fő részére, az üres bélre és az ileumra.
A következő lépésben a csapat megvizsgálta az öregedés hatásait a különböző szakaszok bél kriptáira, és több mint 5000 fiatal és idős egér fehérjét hasonlított össze. Az elemzések azt mutatták, hogy az öregedési folyamatban befolyásolt fehérjék a bél szakaszától függően különböző gyakorisággal fordulnak elő. Ez azt jelenti, hogy az öregedési folyamatnak különböző hatása van a vékonybél bélésének különböző anatómiai régióira.
"Eredményeink egyértelmű, az életkorral összefüggő hatást mutatnak a bélkripták fehérjéinek és sejtjeinek összetételére. Öreg egereknél súlyos változásokat találtunk a gyulladással kapcsolatos fehérjékben és csökkent őssejtmarkerek értékeket. Ez azt mutatja, hogy az öregedési folyamat során a hám érzékeny szerkezete zavart, Ez gyulladáshoz és csökkent önregenerációhoz vezet. Különösen az ileum szakasz mutatja az öregedés markáns jeleit "- mondja Nadja Gebert, a tanulmány első szerzője, elmagyarázva a legfontosabb eredményeket, amelyeket a doktori disszertáció során fedezett fel.
Az étrend hatása a fiatal és idős egerek bélére
Egy további lépésben a kutatócsoport megvizsgálta, hogy a fiatal és idős egerek hogyan reagálnak az étrend változásaira. Fiatal és idős állatokat egy hónapra diétára állítottak (jól ismert öregedésgátló beavatkozás, alacsony táplálékfogyasztással, alultápláltság nélkül), és lehetővé tették néhány állat számára, hogy a diéta után korlátlanul hozzáférhessenek az élelemhez. A rövid távú étrend és az azt követő takarmányozással járó étrend fiatal állatok több száz fehérjéjére gyakorolt hatást, míg az öreg állatoknál kevesebb fehérjét érintettek. Ez azt jelzi, hogy az öreg állatok csökkent képességekkel alkalmazkodnak az étrend változásához. Különösen az öreg állatoknak voltak problémáik testsúlyuk stabilizálásával: a fogyókúra megkezdése után néhány nappal folytatták a fogyást, míg a fiatalabb állatok néhány nap múlva stabilizálni tudták testsúlyukat. A szerzők azonban megállapították, hogy az étrend ciklusa, amelyet az élelmiszerhez való korlátlan hozzáférés követ, elegendő az öreg egerek bélkriptájának sejtösszetételének részleges helyreállításához, ami jelzi ezen intézkedés lehetséges öregedésgátló hatásait.
"Különösen az étrend és a normál táplálkozás közötti váltás, és nemcsak a diéta önmagában, pozitív hatással van a bél nyálkahártyájára, és az öreg egerek bél kriptáiban a fehérjék részleges megújulásához vezet. Ez úgy értelmezhető, hogy alátámasztja az intermittáló éhomi módszer pozitív hatásait. Másrészt az öreg egerek bélhámjának gyengébb alkalmazkodóképessége azt a drasztikus hatást mutatja, amelyet az idősek étrend-változtatással vagy gyógyszeres kezeléssel okozhatnak "- mondja dr. Alessandro Ori, az FLI csoportvezetője.
A bél őssejtjeinek szerepe
A szorosabb vizsgálat kimutatta, hogy rövid távú étrend, amelyet normál étrend követ, a bélhám őssejtjei egyre inkább specializált serlegsejtekké fejlődnek (differenciálódás). A kutatók azonosítani tudtak egy enzimet (Hmgcs2), amely reagál az étrend változásaira, és így befolyásolja az őssejt-differenciálódás ezen folyamatát. Az étrend ennek az enzimnek a megnövekedett koncentrációjához vezet a vékonybél őssejtjeiben, ami ezáltal megváltoztatja differenciálódási viselkedésüket.
Szélesebb körben vizsgálva az anyagcsere változásokat, a kutatók regionális különbségeket találtak az enzimek számában, amelyek korlátozzák más fontos anyagcsere útvonalakat, például a glükóz metabolizmusát. Ez arra utal, hogy a bélhámsejtek anyagcseréje és a keletkező köztitermékek mennyisége változik a vékonybél mentén, és ezzel együtt a bélnyálkahártya egészsége és alkalmazkodóképessége.
"Ezzel a széles alapú proteomikai vizsgálattal egyfajta atlaszot tudtunk létrehozni, amely bemutatja a vékonybél fehérje térbeli szerkezetét az egérben. Az eredmények ingyenes online forrásként érhetők el, és felhasználhatók további tanulmányokhoz" - mondja Ori. További kutatások során a kutatók olyan orvosi lehetőségeket keresnek, amelyek helyreállíthatják a belek regenerálódási képességét idős korban, és így hozzájárulhatnak az idősebb emberek egészséges életéhez.