Ученые MIT обнаружили аминокислоту, помогающую кишечнику восстанавливаться

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что природная аминокислота цистеин, содержащаяся во многих продуктах, богатых белком, может помочь кишечнику восстанавливаться после повреждений. В ходе исследования ученые выяснили, что цистеин активирует иммунный ответ, который стимулирует стволовые клетки кишечника и способствует регенерации тканей тонкой кишки.

Результаты, полученные на мышах, в перспективе могут привести к разработке новых методов уменьшения повреждений кишечника, вызванных лучевой терапией и химиотерапией. Исследователи полагают, что диета, богатая цистеином, или добавки с этой аминокислотой однажды помогут онкологическим пациентам быстрее восстанавливаться после травм, связанных с лечением.

«Исследование предполагает, что если мы дадим этим пациентам диету, богатую цистеином, или добавки цистеина, возможно, мы сможем ослабить некоторые повреждения, вызванные химиотерапией или облучением, — говорит Омер Йылмаз, директор Инициативы по стволовым клеткам MIT. — Прелесть в том, что мы не используем синтетическую молекулу; мы используем природное диетическое соединение».

Исследование, опубликованное в журнале Nature, является первым, в котором идентифицировано единственное питательное вещество, способное напрямую усиливать регенерацию стволовых клеток кишечника. Предыдущие исследования показывали, что более общие диетические паттерны, такие как голодание или ограничение калорий, могут влиять на активность стволовых клеток, но ученые не могли определить конкретное питательное вещество, ответственное за такой тип восстановительной реакции.

Как цистеин активирует восстановление кишечника

Чтобы выяснить это, Йылмаз и его команда кормили мышей диетами, обогащенными одной из 20 различных аминокислот. Среди всех протестированных аминокислот цистеин показал самый сильный регенерирующий эффект на стволовые клетки и клетки-предшественники, которые впоследствии созревают в клетки взрослого кишечника.

Исследователи раскрыли биологическую цепную реакцию, стоящую за этим эффектом. Когда клетки кишечника поглощают цистеин из пищи, они преобразуют его в молекулу под названием CoA. Эта молекула затем высвобождается в слизистую оболочку кишечника, где поглощается иммунными клетками, известными как CD8 T-клетки. Активируясь, эти T-клетки начинают размножаться и вырабатывать IL-22 — сигнальный белок (цитокин), который играет важную роль в восстановлении кишечника и регенерации стволовых клеток.

«Что действительно захватывает, так это то, что кормление мышей диетой, богатой цистеином, приводит к расширению популяции иммунных клеток, которые мы обычно не ассоциируем с выработкой IL-22 и регуляцией стволовых клеток кишечника, — отмечает Йылмаз. — При диете, богатой цистеином, пул клеток, вырабатывающих IL-22, увеличивается, особенно фракция CD8 T-клеток».

Активированные T-клетки собираются в слизистой оболочке тонкой кишки, что позволяет им быстро реагировать при возникновении повреждений. Эффект в основном ограничивался тонкой кишкой, поскольку именно там всасывается большая часть пищевого белка. В ходе исследования мыши на диете, богатой цистеином, показали улучшенное восстановление после радиационного повреждения кишечника. Команда также сообщает, что неопубликованные эксперименты выявили аналогичные регенеративные преимущества после лечения химиотерапевтическим препаратом 5-фторурацилом.

Продукты, богатые цистеином

Цистеин естественным образом содержится во многих продуктах с высоким содержанием белка, включая мясо, молочные продукты, бобовые и орехи. Организм человека также может производить цистеин самостоятельно, преобразуя другую аминокислоту — метионин — в печени. Однако, по словам исследователей, диетический цистеин оказывает более сильное воздействие на кишечник, поскольку попадает в него напрямую, прежде чем распределиться по всему организму.

Цистеин давно известен своими антиоксидантными свойствами, но это первое исследование, показывающее, что он может напрямую стимулировать регенерацию стволовых клеток кишечника.

Будущие исследования регенерации

Команда MIT сейчас изучает, может ли цистеин также поддерживать регенерацию в других тканях. Один из текущих проектов изучает, может ли аминокислота стимулировать восстановление и повторный рост волосяных фолликулов. Исследователи также продолжают изучать влияние других аминокислот, которые показали признаки влияния на поведение стволовых клеток.

«Я думаю, мы откроем множество новых механизмов того, как эти аминокислоты регулируют судьбу клеток и здоровье кишечника в тонкой и толстой кишке», — заключает Йылмаз.