Взрослые стволовые клетки в кишечнике существуют в очень активной среде, они постоянно подвергаются бомбардировке сигналами — от диеты, микробиома, вторжения бактерий и других факторов стресса. Должны ли клетки начать регенеративное действие и делиться или оставаться готовыми к будущим потребностям?
Джаспер говорит, что система регуляции генов, чувствительных к Ca2 +, объединяет эти стимулы, чтобы контролировать пролиферацию кишечника, влияя на колебания уровней Ca2 + в клетках.«Эти данные помогают объяснить, как стволовые клетки способны реагировать на такой широкий спектр раздражителей», — сказал Джаспер, который также является главным научным сотрудником Института Бака. «Тот факт, что одна переменная — Ca2 + — интегрирует все эти сигналы, был весьма захватывающим и удивительным открытием в биологии стволовых клеток с последствиями для нашего понимания различных видов рака и ряда дегенеративных заболеваний».Постдокторант Хансон Дэн, доктор философии, определил широкое значение передачи сигналов Ca2 + после открытия, что кишечные стволовые клетки имеют рецепторы, которые воспринимают L-глутамат, и что L-глутамат с пищей стимулирует деление стволовых клеток и рост кишечника у мух. Дэн объединился с профессором исследований Баком Акосом Геренцером, доктором философии (соруководителем центра визуализации института), который смог получить изображения живых стволовых клеток в кишечнике мух.
К удивлению, они обнаружили, что уровни Ca2 + регулярно колеблются в стволовых клетках и что L-глутамат регулирует активность стволовых клеток, вызывая устойчивое увеличение Ca2 + внутри клетки.Исследования показали, что это изменение уровня Ca2 + в стволовых клетках не ограничивается ответом на L-глутамат, но также наблюдается, когда эти клетки активируются в ответ на другие стимулы, включая инфекцию и повреждение тканей.
Кроме того, ученые обнаружили, что повышение уровня Са2 + путем генетического нарушения насосов Са2 + в стволовых клетках приводит к сильному, непрерывному пролиферативному ответу.Таким образом, устойчивая повышенная внутриклеточная концентрация Ca2 + стала универсальной и необходимой характеристикой активированных стволовых клеток, и Дэн обнаружил, что активация стволовых клеток Ca2 + осуществляется Ca2 + -чувствительными белковыми фосфатами и факторами транскрипции.
Исследователи говорят, что эта универсальная роль Ca2 + в активации стволовых клеток предполагает, что эти клетки используют внутриклеточную концентрацию Ca2 + в качестве меры, чтобы динамически реагировать на множество сигналов, соперничающих за их внимание.Джаспер говорит, что в будущем его лаборатория планирует изучить роль этой регуляторной системы в влиянии на заболевания, связанные со стволовыми клетками, и возрастные дисфункции в кишечнике и других тканях с высокой текучестью обмена, добавляя, что эта работа имеет важное значение для того, как экологические проблемы влияют на такие заболевания. L-глутамат, например, является самой распространенной природной аминокислотой в организме и участвует во многих метаболических процессах. Диетические источники L-глутамата включают говядину, курицу, рыбу и яйца.
Его натриевая соль, также известная как усилитель вкуса глутамат натрия, давалась мухам в этом исследовании. Джаспер говорит, что это исследование дает новый интересный угол для нашего понимания эффектов широко используемого ингредиента. «Мы показали на лету, что добавление глутамата натрия к рациону с ограниченным содержанием белка стимулирует пролиферацию стволовых клеток.
С другой стороны, добавление глутамата натрия к той же диете с высокими концентрациями ослабляет активность стволовых клеток, что указывает на то, что при таких высоких концентрациях MSG может вызывать токсичность стволовых клеток. Другое дело, хорошо или плохо влияние MSG на пролиферацию стволовых клеток », — сказал он. «Дополнение диеты низким уровнем глутамата натрия может просто поддерживать регенерацию или вызывать слишком сильную пролиферацию стволовых клеток, способствуя развитию рака желудочно-кишечного тракта.
Это открытый вопрос, который требует дополнительных исследований, особенно на позвоночных».