Кетогенная диета повышает гибкость мышечных стволовых клеток, но замедляет восстановление после травм у мышей.

Согласно исследованию Стэнфордского университета на лабораторных мышах, голодание переводит мышечные стволовые клетки в состояние глубокого покоя, что замедляет восстановление мышц, но также делает их более устойчивыми к стрессу.

Защитный эффект также может быть достигнут путем кормления мышей диетой с высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов, также известной как кетогенная диета, которая имитирует реакцию организма на голодание, или путем введения животным кетоновых тел, побочных продуктов, которые образуются при голодании. организм использует жир как источник энергии.

Исследование изучает, как организм реагирует во времена лишений и изобилия, и дает представление о влиянии старения на способность регенерировать и восстанавливать поврежденные ткани. Хотя исследование было сосредоточено на мышечных стволовых клетках, исследователи считают, что результаты применимы и к другим типам тканей по всему телу.

С возрастом мы испытываем более медленное и менее полное заживление наших тканей. Мы хотели понять, что контролирует эту способность к регенерации и как голодание влияет на этот процесс. Мы обнаружили, что голодание стимулирует гибкость мышечных стволовых клеток, так что они выживают во время лишения и становятся доступными для восстановления мышц, когда питательные вещества снова доступны. «

Томас Рандо, доктор медицинских наук, профессор неврологии и нейробиологии

Рандо, недавно занявший должность директора Центра исследования стволовых клеток Калифорнийского университета в Сан-Франциско, является ведущим автором исследования, которое было опубликовано в Интернете 7 июня в клеточный метаболизм. Ведущими авторами исследования являются преподаватель Даниэль Бенджамин, доктор философии, и аспирант Питер.

Ограничение калорий

Хорошо задокументировано, что длительное ограничение калорий продлевает жизнь и улучшает общее состояние здоровья лабораторных животных, но людям трудно поддерживать низкокалорийную диету в течение месяцев или лет. Периодическое голодание рассматривалось как еще один способ получить пользу для здоровья от ограничения калорий, но влияние периодического голодания на организм и его способность регенерировать поврежденные или стареющие ткани недостаточно изучены.

Голодание или, в качестве альтернативы, кетогенная диета с высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов — распространенный метод похудения — заставляет организм входить в состояние, называемое кетозом, в котором жир является основным источником энергии. Кетоновые тела являются побочным продуктом метаболизма жиров.

Исследователи обнаружили, что мыши, которые голодали от 1 до 2,5 дней, были менее способны, чем не голодающие животные, регенерировать новые мышцы задних конечностей в ответ на травму. Эта сниженная регенеративная способность сохранялась до трех дней после того, как мыши снова начали питаться и вернулись к своей нормальной массе тела; Он вернулся к норме в течение недели после окончания голодания.

Дальнейшие исследования показали, что мышечные стволовые клетки у голодающих животных были меньше и делились медленнее, чем у не голодающих животных. Но они также были более устойчивыми: они лучше выживали, когда выращивались в лабораторных чашках в сложных условиях, включая лишение питательных веществ, воздействие химических веществ, повреждающих клетки, и радиацию. Они также лучше переносят трансплантацию животным, чем не голодающие животные.

«Обычно большинство мышечных стволовых клеток, выращенных в лаборатории, погибают при пересадке», — сказал Рандо. «Но эти клетки находятся в состоянии глубокого покоя, который мы называем глубоким кетозом, что позволяет им выдерживать многие виды стресса».

Исследователи обнаружили, что мышечные стволовые клетки, выделенные у не голодающих животных, а затем обработанные кетоновым телом, называемым бета-гидроксибутиратом (BHB), показали гибкость, подобную той, что была у голодающих животных. Кроме того, мышечные стволовые клетки, выделенные у мышей, получавших кетогенную диету или обычную диету с инъекциями кетоновых тел, продемонстрировали те же свойства, что и стволовые клетки в состоянии покоя у голодающих животных.

Наконец, исследователи выделили мышечные стволовые клетки от старых мышей, которых лечили кетоновыми телами в течение недели. Предыдущие исследования в лаборатории Рэндо показали, что эти древние мышечные стволовые клетки в лаборатории становились хуже, чем мышечные стволовые клетки более молодых животных. Но лечение кетоновыми телами позволило старым мышечным стволовым клеткам выжить, как и их более молодым аналогам.

Возможные применения

Исследователи заявили, что, хотя необходимо провести дополнительные исследования, результаты интригуют.

«Клетки эволюционировали, чтобы существовать во времена изобилия и во времена лишений», — сказал Рандо. «Они должны были быть в состоянии выжить, когда пища недоступна. Кетоновые тела возникают, когда организм использует жир для получения энергии, но они также переводят стволовые клетки в спокойное состояние, которое защищает их во время лишения. В этом случае они защищены от стресс окружающей среды, но они также менее способны регенерировать поврежденные ткани».

Исследователи предположили, что уравновешивание этих результатов может однажды помочь в борьбе с естественным старением и улучшить функцию стволовых клеток во всем организме.

«Было бы полезно, если бы воздействие голодания на стволовые клетки достигалось за счет кетоновых тел, устраняя необходимость голодать или придерживаться кето-диеты», — сказал Рандо. «Возможно, можно нормально питаться, сохраняя эту повышенную гибкость».

Исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения (гранты T32GM119995-1A1, PO1AG036695, R37AG023806 и RO1AR073248), Институтом исследований старения Бака и Департаментом по делам ветеранов.

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли. Соавторами исследования являются Система здравоохранения по делам ветеранов Пало-Альто и Институт биомедицинских исследований Mondor во Франции.