На кафедре экспериментальной медицины под руководством проф. Юрия Захарова (CIRM) самое серьезное внимание уделяется особенностям питания в процессе терапии сахарного диабета 1 типа. Речь идет не столько об ограничении углеводов, сколько поддержания определенного уровня гликемии для стимуляции новообразования в-клеток и снижения аутоиммунной реакции. Известно, что кинетика питания и сенсорные механизмы связывают доступность метаболитов с результатами транскрипции при использовании гемопоэтических стволовых клеток. Метаболиты, образующиеся в процессе питания, напрямую модулируют функцию гемопоэтических стволовых клеток. небольшое количество метаболитов может достигать ниши костного мозга и пассивно диффундировать через клеточную мембрану ГСК, непосредственно воздействуя на ДНК; этанол является ярким примером. В частности, ряд исследований показал, что высокие уровни нижестоящего метаболита ацетальдегида приводят к повреждению ДНК и хромосомным перестройкам в ГСК, вызывая тем самым дефекты гемопоэза. В целом, наши пищевые предпочтения оказывают значительное влияние на фундаментальные характеристики гемопоэтических стволовых клеток, включая метаболизм и программы транскрипции.
Метаболиты, образующиеся в результате питания, влияют на метаболизм и функцию гемопоэтических стволовых клеток (ГСК), тем самым активно модулируя гомеостаз крови. Это особенно важно, поскольку регулирование метаболической активности ГСК имеет решающее значение для поддержания жизнеспособности стволовых клеток и снижения риска гематологических заболеваний. Метаболиты, образующиеся в результате диеты, влияют на метаболическую и транскрипционную программу стволовых клеток взрослых гепатоцитов.
Потребление пищи коррелирует с доступностью определенных метаболитов в нише костного мозга и, следовательно, может влиять на компартмент ГСК (суммировано в таблице). Эти метаболиты, поступающие с пищей, действуют аналогично другим сигнальным молекулам: 1) связываясь со специализированными рецепторами клеточной поверхности [например, G-белковыми рецепторами (GPCR)] для активации нижележащих сигнальных каскадов, 2) подвергаясь дальнейшему метаболизму с помощью мембранно-ассоциированных ферментов, 3) переносясь во внутриклеточное пространство с помощью транспортеров, или 4) проникая в клетку путем пассивной диффузии и связываясь с ядерными рецепторами и факторами транскрипции, или комбинацией этих различных вариантов.
Влияние компонентов рациона на функцию ГСК.
| Метаболит, полученный из пищи | Влияние на гемопоэтические стволовые клетки | Разновидность | Ссылки |
|---|---|---|---|
| 4-оксо-РА | Сохранение пула гемопоэтических стволовых клеток, повышение способности к самообновлению, снижение уровня активных форм кислорода. | Мышь | [ 43 , 62 ] |
| Капсаицин | Выход гемопоэтических стволовых клеток из костного мозга | Мышь | [93] |
| Этанол | Повреждение ДНК, дефектная функция гемопоэтических стволовых клеток. | Мышь | 82 , 83 , 84 |
| Генистейн | Защита от повреждения ДНК | Мышь | [ 73 , 74 ] |
| Глюкоза | Необходим для гликолиза в покоящихся гемопоэтических стволовых клетках; гипергликемия: изменения в реакции на окислительный стресс и выживаемости гемопоэтических стволовых клеток. | Мышь | [48] |
| Диета с высоким содержанием жиров | Сокращение пула гемопоэтических стволовых клеток, плохое восстановление после стресса, снижение способности к самообновлению (прямое и косвенное через адипоциты). | Мышь | [ 87 , 88 , 89 , 90 , 92 ] |
| Железо/КЦЖК | Усиленная регенерация гемопоэтических стволовых клеток в условиях стресса | Мышь | [86] |
| Лейцин | Техническое обслуживание бассейна HSC | Мышь | [51] |
| Олеуропеин/апигенин 7-глюкозид/лютеолин 7-глюкозид | Повышенная способность к дифференцировке гемопоэтических стволовых клеток, отсутствие/незначительное снижение пролиферации. | Человек | [45] |
| ПНЖК | PPARα/δ: Поддержание пула гемопоэтических стволовых клеток, повышение способности к самообновлению, асимметричное деление клеток; PPARγ: отрицательная регуляция гликолиза, снижение экспансии пуповинной крови; расширение пула гемопоэтических стволовых клеток посредством ММП, продуцируемых стромальными клетками. | Мышь/Человек | [ 38 , 79 , 80 , 81 , 85 ] |
| Валин | Техническое обслуживание бассейна HSC | Мышь | [51] |
| Витамин B3 (никотинамид рибозид) | Подавленный гликолиз, гипоксия и воспаление; усиление окислительного фосфорилирования, митофагия, асимметричное деление клеток, ослабление фенотипа старения. | Мышь | [ 46 , 47 ] |
| Витамин С | Снижение самообновления гемопоэтических стволовых клеток за счет активности ферментов TET. | Мышь | [ 40 , 53 ] |
| Витамин D | Усиленная дифференцировка миелоидных клеток, повышение уровня активных форм кислорода. | Мышь | [ 71 , 72 ] |
При попадании в нишу костного мозга метаболиты не только напрямую влияют на ГСК, но и могут изменять функцию клеток ниши, участвующих в регуляции компартмента стволовых клеток. Например, экспрессия матриксных металлопротеиназ в стромальных клетках микроокружения костного мозга значительно увеличивается под действием полиненасыщенных жирных кислот омега-3, полученных из рыбьего жира, и приводит к расширению пула ГСК, а также к экстрамедуллярному гемопоэзу.
Капсаицин может активировать ноцицептивные нейроны через сигнальную ось CGRP-Ramp-1/CALCRL и приводит к выходу ГСК из костного мозга. Короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК), полученные из
микробиома, позволяют макрофагам костного мозга рециклировать железо из эритроцитов, что необходимо для долговременной способности ГСК к самообновлению. Однако диета с высоким содержанием жиров (ДВЖК) приводит к увеличению количества адипоцитов, что негативно влияет на функцию ГСК.
Короткоцепочечные жирные кислоты могут вырабатываться кишечной микробиотой и, как было показано, контролируют макрофаги костного мозга, которые перерабатывают эритроциты
для обеспечения железом регенерации ГСК в условиях стресса. Независимо от микробиома, модуляция железа в рационе питания, таким образом, как было показано, влияет на самообновление и экспансию ГСК.
Наши клеточные реакции определяются не только тем, что мы едим, но и тем, когда мы едим, а также нашим общим состоянием питания и потребностями. Некоторые исследования голодания предполагают, что эти факторы могут иметь особое значение для регуляции ГСК. Например, длительное голодание в 48-часовых циклах усиливает самообновление ГСК за счет ингибирования сигнализации инсулиноподобного
фактора роста 1 (ИФР-1) и сопровождается метаболическим переключением с катаболизма, основанного на углеводах, на катаболизм, основанный на жирах и кетоновых телах.
www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301472X23017356/pdfft?
