Однодневное голодание может помочь кишечнику пережить лучевую терапию — ученые раскрыли неожиданную роль одной бактерии

Исследование показало, что защитный эффект кратковременного голодания возникает не сам по себе, а благодаря совместной работе кишечной бактерии Akkermansia muciniphila, ее метаболитов и изменений в активности генов, подготавливающих кишечник к восстановлению после повреждения.

Почему лучевая терапия часто ограничивается не опухолью

При лечении опухолей брюшной полости — например, рака поджелудочной железы, толстой кишки или некоторых гинекологических опухолей — врачи сталкиваются с серьезной проблемой.

Опухоль находится рядом с тонкой кишкой — одним из самых быстро обновляющихся органов человеческого организма. Ее слизистая постоянно производит новые клетки, поэтому особенно чувствительна к радиации.

Если повреждение оказывается слишком сильным, возникают:

• тяжелая диарея;
• выраженная тошнота;
• воспаление и инфекции;
• иногда — опасные для жизни осложнения.

Именно поэтому дозу облучения нередко приходится ограничивать, даже если более интенсивная терапия могла бы эффективнее бороться с опухолью.

Главное открытие оказалось не в самом голодании

О пользе кратковременного голодания перед лучевой терапией ученые сообщали и раньше.

Но оставался главный вопрос: почему это вообще работает?

Авторы нового исследования решили проследить весь путь — от изменения питания до восстановления тканей.

Оказалось, что после 24 часов без пищи в тонком кишечнике резко увеличивается количество бактерии Akkermansia muciniphila (часто сокращенно — AKK). Именно она стала центральным звеном обнаруженного механизма.

Вот как работает этот механизм

На первый взгляд может показаться странным, что отказ от пищи помогает бактерии размножаться.

Но происходит интересная цепочка событий.

Во время голодания в кишечнике увеличивается количество бокаловидных клеток. Их задача — вырабатывать слизь, покрывающую кишечник.

Akkermansia muciniphila питается именно этой слизью.

Получив больше «пищи», бактерия начинает активно размножаться.

Затем она производит короткоцепочечную жирную кислоту — пропионат.

Именно здесь начинается самая интересная часть исследования.

«Момент осознания»: бактерии не ремонтируют кишечник напрямую

Долгое время считалось, что полезные бактерии главным образом уменьшают воспаление или помогают пищеварению.

Новая работа предлагает значительно более глубокое объяснение.

Пропионат, который вырабатывает Akkermansia, не лечит повреждение напрямую.

Он меняет способ работы самих клеток кишечника.

Проще говоря, клетки получают возможность быстрее включать программы восстановления еще до того, как повреждение произошло.

Как бактерии меняют работу генов, не изменяя саму ДНК

Самый необычный результат исследования связан с эпигенетикой.

Эпигенетика — это изменения активности генов без изменения последовательности самой ДНК.

Можно представить книгу, текст которой остается тем же, но одни страницы открыты закладками, а другие плотно склеены.

Во время голодания пропионат способствует появлению химических меток на белках-гистонах — своеобразных «катушках», вокруг которых намотана ДНК.

Из-за этого некоторые участки генома становятся более доступными. Именно среди них оказываются гены, отвечающие за восстановление тканей после повреждения.

Почему одной Akkermansia оказалось недостаточно

Самый важный эксперимент исследователи провели специально. Они удалили Akkermansia из кишечника животных.

После этого защитный эффект голодания практически исчез.

Затем ученые снова заселили бактерию, но произошло неожиданное: если животные продолжали нормально питаться, возвращение Akkermansia почти ничего не меняло.

Полезный эффект появлялся только тогда, когда бактерия сочеталась с предварительным 24-часовым голоданием.

Это означает, что работает не отдельная бактерия и не само голодание. Необходима совместная работа сразу нескольких процессов:

• изменение состава микробиоты;
• перестройка обмена веществ;
• изменение эпигенетических программ клеток.

Именно их комбинация подготавливает кишечник к последующему повреждению.

Исследователи обнаружили особые клетки «повышенной готовности»

Еще одно важное открытие связано со стволовыми клетками кишечника.

Исследование показало, что во время голодания появляется особая популяция клеток, которую авторы назвали устойчивыми клетками повышенной готовности (primed persister cells).

До облучения они выглядят почти обычными. Но после повреждения начинают быстро размножаться и участвуют в восстановлении слизистой кишечника.

Фактически организм заранее создает резерв клеток, готовых включиться в ремонт тканей сразу после травмы.

Почему пациентам пока не стоит голодать перед лечением самостоятельно

Полученные результаты выглядят очень перспективными, но есть важное ограничение.

Все эксперименты выполнены на мышах. Пока неизвестно, насколько такой механизм работает у людей.

Кроме того, многие пациенты с онкологическими заболеваниями уже страдают потерей веса, недостатком питания или выраженной слабостью.

Для них даже кратковременное голодание может оказаться небезопасным. Именно поэтому авторы не предлагают использовать голодание как готовую медицинскую рекомендацию.

Вместо голодания могут появиться новые препараты

Самих исследователей сейчас больше интересует другая задача.

Если удалось понять механизм, возможно, вовсе не понадобится заставлять пациентов голодать. Вместо этого можно попытаться воспроизвести защитный эффект другими способами.

Например:

• использовать препараты на основе Akkermansia muciniphila;
• применять пропионат или другие полезные метаболиты;
• разрабатывать специальные диетические стратегии, запускающие тот же механизм.

Если подобные подходы подтвердятся в клинических исследованиях, они смогут уменьшить повреждение здоровых тканей во время лучевой терапии, не снижая эффективности лечения самой опухоли.

Пока это фундаментальное открытие, а не новая медицинская рекомендация

Исследование показывает, насколько тесно связаны питание, кишечная микробиота и работа генов. Еще несколько лет назад эти направления изучались отдельно. Теперь становится понятно, что они образуют единую систему.

Однако до практического применения предстоит пройти несколько этапов. Необходимо подтвердить результаты у пациентов, оценить безопасность подобных подходов и понять, смогут ли они действительно улучшить переносимость лучевой терапии в клинической практике.