「高脂肪食は幹細胞の生物学を変えるだけでなく、非幹細胞集団の生物学も変化させ、全体として腫瘍形成の増加につながります」と Omer Yilmaz は言います。
MIT の新しい研究により、高脂肪食と腸幹細胞の変化との関係が明らかになり、がんリスクの増加を説明するのに役立ちました.
過去 10 年間の研究で、肥満と高脂肪、高カロリーの食事が多くの種類のがんの重大な危険因子であることがわかってきました。現在、MIT の新しい研究により、高脂肪食がどのように腸内層の細胞を癌化しやすくするかが明らかになりました.
マウスの研究は、高脂肪食が腸幹細胞の集団ブームを引き起こし、幹細胞のように振る舞う他の細胞のプールも生成することを示唆しています。これらの幹細胞および「幹様」細胞は、腸腫瘍を引き起こす可能性が高いと、MIT の生物学助教授で研究チームのリーダーである Omer Yilmaz は述べています。
「高脂肪食は幹細胞の生物学を変えるだけでなく、非幹細胞集団の生物学も変化させ、それが集合的に腫瘍形成の増加につながります」とMITのKochのメンバーであるYilmazは言います.マサチューセッツ総合病院の統合がん研究所および消化器病理学者。
「高脂肪食の下では、これらの非幹細胞は幹細胞の特性を獲得するため、形質転換されると腫瘍原性になります」と、MIT の生物学教授であり、ホワイトヘッド研究所のメンバーであり、ハワード・ヒューズ医学研究所。
Sabatini と Yilmaz は以前、カロリー制限が腸内の幹細胞の可能性に及ぼす影響に関する研究で共同研究を行っていたが、この研究の上級著者であり、3 月 2 日に Nature に掲載される。 Koch Institute および Dana-Farber/Boston Children's Cancer and Blood Disorders Center に所属する大学院生。マサチューセッツ工科大学ポスドク 真奈美恵子。タフツ医療センターの消化器内科医で客員科学者の Jatin Roper 氏。
がんリスクの調査
以前の研究によると、肥満の人は結腸直腸がんを発症するリスクが高くなります。食事とがんの関係を研究する Yilmaz の研究室は、結腸がんのリスク増加を支える細胞メカニズムの解明に着手しました。
「私たちは、長期にわたる高脂肪食が幹細胞の生物学にどのように影響するか、また、幹細胞で発生するそのような食餌誘発性の変化が腸の腫瘍発生にどのように影響するかを理解したかったのです」と Yilmaz 氏は言います。
最近の研究では、生涯続く腸の幹細胞が、結腸がんを引き起こす突然変異を蓄積する可能性が最も高い細胞であることが示されています。これらの幹細胞は、上皮として知られる腸の内層に存在し、上皮を構成するさまざまな種類の細胞をすべて生成します。
これらの幹細胞と肥満に関連するがんとの関連の可能性を調査するために、Yilmaz と同僚は、健康なマウスに 60% の脂肪からなる食事を 9 ～ 12 か月間与えました。この食事は、通常約 20 ～ 40% の脂肪である典型的なアメリカの食事よりもはるかに脂肪が多いと、Yilmaz は指摘しました。
この期間中、高脂肪食を与えられたマウスは、通常の食事を与えられたマウスよりも 30 ～ 50% 体重が増加し、通常の食事を与えられたマウスよりも多くの腸腫瘍を発症しました.
これらのマウスは、腸の幹細胞にもいくつかの特徴的な変化を示したことを研究者は発見しました。まず、彼らは、高脂肪食を与えられたマウスは、通常の食事を与えられたマウスよりも多くの腸幹細胞を持っていることを発見しました.これらの幹細胞は、近隣の細胞からの入力なしで機能することもできました.
通常、腸の幹細胞は、幹細胞の活性を調節し、いつ幹細胞または分化細胞を生成するかを伝えるサポート細胞または「ニッチ」細胞に囲まれています。しかし、高脂肪食を与えられたマウスの幹細胞は、より単独で機能することができました。それらをマウスから取り出し、ニッチ細胞を含まない培養皿で増殖させたところ、通常の食事を与えたマウスの腸幹細胞よりもはるかに容易に「ミニ腸」を生じさせました.
「より多くの幹細胞があり、微小環境からの入力とは無関係に機能することができます」と Yilmaz 氏は言います。
プールの拡大
研究者はまた、前駆細胞として知られる別の集団 (幹細胞の分化した娘細胞) が幹細胞のように振る舞い始めたことも発見しました。それらは、通常の数日間の寿命よりもはるかに長く生き始めました。体外で成長。
「これは非常に重要です。なぜなら、幹細胞は多くの場合、腫瘍を引き起こす突然変異を獲得する腸内の細胞であることが知られているからです」と Yilmaz は言います。 「(高脂肪食で) 従来の幹細胞が増えるだけでなく、腫瘍を引き起こす突然変異を獲得する能力を持つ非幹細胞集団が得られます。」
研究者らはまた、高脂肪食によって過度に活性化される栄養感知経路を特定しました. PPAR-デルタとして知られる脂肪酸センサーは、細胞が通常の炭水化物や糖の代わりにエネルギー源として脂肪を燃焼できるようにする代謝プロセスをオンにすることで、高レベルの脂肪に反応します.
「実際、PPAR デルタの低分子アゴニストは、通常の食事を与えられた動物の高脂肪食の影響を模倣します」とサバティーニは言います。
この代謝プログラムを活性化することに加えて、PPAR-デルタは、幹細胞の同一性に重要な一連の遺伝子をオンにするようにも見える、と Yilmaz は言う.彼の研究室は現在、肥満で発生する腫瘍の抗がん剤標的の可能性を特定することを期待して、これがどのように起こるかをさらに調査しています.
ハーバード大学公衆衛生大学院のサブリ・ウルカー栄養・遺伝・代謝研究センター所長であるゴカン・ホタミスリギルは、この研究は、高脂肪食が癌に寄与するメカニズムについて説得力のある説明を提供していると言います.
「問題は非常に大きいですが、これがどのように起こるかについてはほとんど知られていません」と Hotamisligil 氏は言います。 「この研究は、幹細胞の角度から興味深い視点を追加します。」
出版物 :Semir Beyaz, et al., “高脂肪食は腸前駆細胞の幹細胞性と腫瘍原性を高める”, Nature 531, 53–58 (2016 年 3 月 3 日); doi:10.1038/nature17173
