Травна система людини є складним і високоадаптивним органом, який підтримує свою функцію завдяки безперервному процесу регенерації кишечника. Ця біологічна здатність забезпечує постійне оновлення слизової оболонки кишечника, забезпечуючи ефективне травлення та всмоктування поживних речовин. Нещодавні дослідження унікальних регенеративних здібностей змій, зокрема удавів і пітонів, дали нові знання про регенерацію кишечника людини, особливо шлунково-кишкових захворювань.
Основи регенерації кишечника людини
У людини регенерація слизової оболонки кишечника є повільним, але постійним процесом. Кишечник вистелений типом стовбурових клітин, які знаходяться в невеликих кишенях, відомих як кишкові крипти. Ці кишкові крипти розташовані в стінках кишечника. Ці крипти відповідають за виробництво нових клітин для заміни старих або пошкоджених клітин, підтримуючи цілісність слизової оболонки кишечника та забезпечуючи її здатність справлятися зі щоденним стресом травлення та всмоктування поживних речовин.
Цей процес відбувається безперервно, але швидкість заміни кишкових клітин відносно повільна порівняно з іншими тваринами, такими як деякі рептилії. Ця регенерація клітин відіграє вирішальну роль у захисті кишечника від хвороб і пошкоджень, викликаних такими факторами, як стрес, інфекції або проблеми, пов’язані з дієтою. Розуміння цього процесу є життєво важливим для покращення лікування захворювань шлунково-кишкового тракту, таких як хвороба Крона, целіакія та навіть колоректальний рак.
Надзвичайно швидка регенерація кишечника у змій
На відміну від людей, деякі змії, такі як удави та пітони, мають дивовижну здатність ретельно та надзвичайно швидко відновлювати свій кишечник після тривалих періодів голодування. Ці рептилії можуть тижнями обходитися без їжі, під час яких їх кишечник скорочується і стає майже нефункціональним. Однак, як тільки ці рептилії споживають їжу, їхній кишечник швидко відновлюється, причому маса кишечника збільшується більш ніж удвічі лише за 48 годин. Цей швидкий процес відновлює велику частину кишкових клітин і структур, необхідних для перетравлення та поглинання їжі.
Це явище особливо вражаюче, тому що змії, такі як пітони, не мають кишкових крипт – структур, які стимулюють регенерацію у ссавців. Незважаючи на це, змії досягають надзвичайного регенеративного росту у відповідь на годування. Це швидке відновлення функції кишечника супроводжується серйозними змінами в загальній фізіології та метаболізмі змій, що дозволяє їм ефективно перетравлювати велику їжу після тривалих періодів голодування.
Статті дослідження змій
Команда дослідників з Техаського університету в Арлінгтоні, Південно-західного медичного центру UT і Університету Алабами провела детальне дослідження регенераційного процесу у пітонів шляхом секвенування генів РНК. Це дослідження показало, що, незважаючи на відсутність кишкових крипт, пітони активують збережені клітинні шляхи. Ці шляхи є біологічними сигнальними шляхами, які також присутні у людей. Ці шляхи мають важливе значення для регулювання реакції організму на наявність поживних речовин і активуються унікальним чином у змій, щоб сприяти швидкій регенерації.
Одним із найбільш інтригуючих відкриттів цього дослідження було те, що деякі з цих шляхів нагадують шляхи, активовані у людей після певних метаболічних операцій, таких як операція шлункового шунтування Ру-ан-І, хірургічний метод, який використовується для лікування ожиріння та діабету 2 типу. Ця подібність свідчить про те, що вивчення регенерації кишечника у змій може дати розуміння того, як кишечник людини реагує на зміни в метаболізмі, доступності поживних речовин і стресі, потенційно покращуючи лікування широкого спектру розладів травлення.
Роль клітин BEST4+ у регенерації кишечника
Важливий аспект цього дослідження зосереджений на ролі конкретного типу кишкових клітин, які називаються клітинами BEST4+. Ці клітини присутні як у пітонів, так і в людей, але помітно відсутні у ссавців, які зазвичай вивчаються, наприклад мишей. Дослідження показало, що клітини BEST4+ діють як центральні регулятори на ранніх стадіях регенерації, сприяючи транспорту та метаболізму ліпідів. Це критично важливі функції для відновлення слизової оболонки кишечника.
У людей ці клітини, ймовірно, відіграють важливішу роль, ніж вважалося раніше. Розуміння внеску цих клітин у здоров’я кишечника може відкрити нові терапевтичні шляхи для лікування кишкових і метаболічних захворювань, націлюючись на ці ключові клітини та їхні функції.
Наслідки для здоров'я людини
Дослідження регенерації кишечника змії розширило наші знання про те, як різні тварини еволюціонували, щоб справлятися з тими самими фізіологічними проблемами різними способами. Дізнавшись більше про те, як змії регенерують свій кишечник без присутності кишкових крипт, дослідники тепер можуть дослідити, як подібні шляхи функціонують у людей, і визначити потенційні мішені для лікування.
Це дослідження особливо актуальне для покращення лікування захворювань шлунково-кишкового тракту, таких як хвороба Крона, целіакія та деякі види раку, де регенерація та відновлення кишечника є критично важливими. Це також може привести до нових уявлень про те, як людський організм адаптується до значних змін у харчуванні, обміні речовин і навіть до стресу.
Крім того, розуміння біології екстремальної кишкової регенерації може мати вирішальне значення для лікування таких метаболічних захворювань, як діабет, коли здатність організму реагувати на зміни в доступності поживних речовин порушується. Вивчення того, як змії регулюють ці процеси, може виявити нові терапевтичні цілі для покращення метаболічного здоров’я людини.
Джерело інформації: Aundrea K. Westfall та ін. [Single-cell resolution of intestinal regeneration in pythons without crypts illuminates conserved vertebrate regenerative mechanisms, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024)]. DOI: 10.1073/pnas.2405463121
Discussion about this post