Suolen solutasapaino on tarkkaan säädelty ja siihen vaikuttaa muun muassa ravitsemus: hyvässä ravitsemustilanteessa suolen solujen kokonaismäärä lisääntyy ja paaston aikana puolestaan vähenee. Myös eri tyyppisten solujen suhteellinen lukumäärä muuttuu ravitsemustilanteen mukaan. Miten suolen ravitsemustilanne ohjaa kantasolujen jakaantumista ja erilaistumista ja miten kantasolujen ravintosäätely muuttuu ikääntymisen aikana, ovat yhä huonosti tunnettuja kysymyksiä. Ravintosäätelyllä tarkoitetaan sitä miten ravintoaineet ohjaavat solun toimintaa.
Tutkijat Helsingin yliopistossa havaitsivat uuden säätelymekanismin, joka ohjaa suolen kantasolujen erilaistumista muuttuvissa ravitsemusolosuhteissa. Ravintoaineiden aktivoima soluviestintä lisää banaanikärpäsen suolen kantasolujen kokoa, ja kantasolujen koko puolestaan ohjaa sitä, minkä tyyppiseksi soluksi kantasolu erilaistuu. Kantasolujen toiminnan kannalta on olennaista, että niiden koon säätely on joustavaa, eli riippuen tilanteesta solujen koko joko kasvaa tai pienenee. Tämä joustavuus mahdollistaa kantasolujen kyvyn erilaistua vallitsevan ravitsemustilanteen edellyttämällä tavalla. Käyttämällä koko suolen laajuista solukuvantamista tutkijat havaitsivat, että kantasolujen koon ravintosäätely ja siitä seuraava erilaistuminen on erilaista suolen eri alueilla.
─ Havaintomme osoittaa, että suolen kantasolujen säätely suolen eri alueilla on suurempaa kuin on aiemmin ymmärretty. Tällä voi olla merkitystä esimerkiksi sille, miten ajattelemme suoliston sairauksien syntymekanismeista, sanoo artikkelin vastaava kirjoittaja Jaakko Mattila Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellisestä tiedekunnasta.
Jaksottaisesta paastosta voi olla hyötyä suolen kantasoluille
Tutkijat havaitsivat myös, että suolen kantasolujen kyky reagoida muuttuviin ravitsemusolosuhteisiin heikkenee voimakkaasti ikääntyvissä eläimissä. Lisäksi tutkijat havaitsivat, että ikääntyneillä eläimillä kantasolut lukkiutuvat tilaan, jossa ne ovat jatkuvasti kooltaan suuria, mikä rajoittaa niiden kykyä erilaistua. Kantasolujen koon joustava säätely säilyi ikääntyessä selvästi paremmin sellaisilla eläimillä, jotka oli pidetty niin sanotulla jaksottaisella paastolla. Jaksottaisen paaston on aiemmin osoitettu pidentävän eläinten elinikää ja nyt saadut tulokset viittaavat siihen, että eliniän pidentymisen taustalla saattaa olla kantasolujen toimintakyvyn parempi säilyminen.
Tutkijoiden mukaan ihmisen ja banaanikärpäsen kantasolujen toiminnan, ravintosäätelyn ja ikääntymisen mekanismit ovat varsin samankaltaisia.
̶ Uskomme nyt löytyneillä tuloksilla olevan laajempaa merkitystä kun pyritään ymmärtämään, miten kantasolujen ravintosäätelyä ohjaamalla pystyttäisiin hidastamaan ikääntymisen aiheuttamaa kudosten toiminnan hiipumista. Mekanismin vaikutuksesta ihmisen suolen kantasoluihin tarvitaan kuitenkin vielä lisää tietoa. Työmme kantasolujen ravintosäätelyn parissa jatkuu, kertoo professori Ville Hietakangas Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellisestä tiedekunnasta ja Biotekniikan instituutista.
Tutkimus toteutettiin Suomen Akatemian rahoittamassa kantasolumetabolian huippuyksikössä ja se julkaistiin arvostetussa Science Advances julkaisusarjassa.
Alkuperäinen artikkeli:
Stem cell mTOR signaling directs region-specific cell fate decisions during intestinal nutrient adaptation, SCIENCE ADVANCES, 9 Feb 2024, Vol 10, Issue 6, DOI: 10.1126/sciadv.adi2671
Suolen solut ovat suorassa kontaktissa ravinnon ja suolen mikrobien kanssa. Näin ollen ne altistuvat vaurioille ja siksi suolen solujen pitää uusiutua jatkuvasti. Suolen kantasolut ylläpitävät kudoksen uusiutumista jakaantumalla ja erilaistumalla ja korvaavat näin suolen kuolleita tai vaurioituneita soluja. Ikääntymisen myötä kantasolujen kyky uudistaa suolen soluja heikkenee, mikä johtaa kudoksen toiminnan hiipumiseen tai kontrolloimattomaan solukasvuun, joka altistaa syövälle.