O jejum aumenta a capacidade regenerativa das células-tronco

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À medida que as pessoas envelhecem, suas células-tronco intestinais começam a perder a capacidade de se regenerar. Estas células são a fonte de todas as novas células intestinais, e este declínio pode tornar mais difícil a recuperação de infecções gastrointestinais ou outras condições que afetam o intestino.

Essa perda de função das células-tronco relacionada à idade pode ser revertida por um jejum de 24 horas, de acordo com um novo estudo realizado por biólogos do MIT. Os pesquisadores descobriram que o jejum melhora drasticamente a capacidade das células-tronco de se regenerar, tanto em camundongos jovens quanto idosos.

Em camundongos em jejum, as células começam a quebrar os ácidos graxos em vez de glicose, uma mudança que estimula as células-tronco a se tornarem mais regenerativas. Os pesquisadores descobriram que eles também poderiam impulsionar a regeneração com uma molécula que ativa a mesma troca metabólica. Tal intervenção poderia ajudar os idosos a se recuperar de infecções gastrointestinais ou pacientes com câncer submetidos à quimioterapia, dizem os pesquisadores.

“O jejum tem muitos efeitos no intestino, que incluem a regeneração, bem como potenciais usos em qualquer tipo de doença que agride o intestino, como infecções ou cânceres”, diz Omer Yilmaz, professor assistente de biologia do MIT, membro de o Instituto Koch para Pesquisa Integrativa sobre o Câncer e um dos principais autores do estudo. “Entender como o jejum melhora a saúde geral, incluindo o papel das células-tronco adultas na regeneração intestinal, no reparo e no envelhecimento, é um interesse fundamental do meu laboratório.”

David Sabatini, professor de biologia do MIT e membro do Instituto Whitehead de Pesquisa Biomédica e do Instituto Koch, também é autor sênior do artigo, publicado na edição de 3 de maio de 2018 da “Stem Cell”.

“Este estudo forneceu evidências de que o jejum induz uma mudança metabólica nas células-tronco intestinais, da utilização de carboidratos para a queima de gordura”, diz Sabatini. “Curiosamente, a mudança dessas células para a oxidação de ácidos graxos melhorou significativamente sua função. O direcionamento farmacológico desta via pode fornecer uma oportunidade terapêutica para melhorar a homeostase dos tecidos em patologias associadas à idade. ”

Os principais autores do artigo são a pós-doutoranda do Instituto Whitehead, Maria Mihaylova, e o pós-doutorando do Instituto Koch, Chia-Wei Cheng.

Aumentando a regeneração

Por muitas décadas, os cientistas sabem que a baixa ingestão calórica está ligada à maior longevidade em humanos e outros organismos. Yilmaz e seus colegas estavam interessados ​​em explorar como o jejum exerce seus efeitos no nível molecular, especificamente no intestino.

As células-tronco intestinais são responsáveis ​​por manter o revestimento do intestino, que tipicamente se renova a cada cinco dias. Quando ocorre uma lesão ou infecção, as células-tronco são fundamentais para reparar qualquer dano. À medida que as pessoas envelhecem, as habilidades regenerativas dessas células-tronco intestinais diminuem, de modo que leva mais tempo para o intestino se recuperar.

“As células-tronco intestinais são os cavalos de batalha do intestino que dão origem a mais células-tronco e a todos os vários tipos de células diferenciadas do intestino. Notavelmente, durante o envelhecimento, a função do tronco intestinal diminui, o que prejudica a capacidade do intestino de se reparar após os danos”, diz Yilmaz. “Nesta linha de investigação, nos concentramos em entender como um jejum de 24 horas aumenta a função de células-tronco intestinais jovens e velhas.”

Depois de colocar camundongos em jejum por 24 horas, os pesquisadores removeram células-tronco intestinais e as cultivaram em um placas de cultura, permitindo-lhes determinar se as células podem dar origem a “mini-intestinos” conhecidos como organoides.

Eles descobriram que as células-tronco dos ratos em jejum dobraram sua capacidade regenerativa.

“Era muito óbvio que o jejum teve um efeito realmente imenso sobre a habilidade das criptas intestinais em formar mais organoides, o que é impulsionado pelas células-tronco”, diz Mihaylova. “Foi algo que vimos em ratos jovens e idosos, e realmente queríamos entender os mecanismos moleculares que impulsionam isso”.

Interruptor metabólico

Outros estudos, incluindo o seqüenciamento do RNA mensageiro de células-tronco dos camundongos que jejuaram, revelaram que o jejum induz as células a mudarem de seu metabolismo usual, que queima carboidratos, como os açúcares, para metabolizar os ácidos graxos. Essa troca ocorre através da ativação de fatores de transcrição chamados PPARs, que ativam muitos genes envolvidos na metabolização de ácidos graxos.

Os pesquisadores descobriram que, se eles desligassem esse caminho, o jejum não poderia mais impulsionar a regeneração. Eles agora planejam estudar como essa troca metabólica faz com que as células-tronco melhorarem suas habilidades regenerativas.

Eles também descobriram que poderiam reproduzir os efeitos benéficos do jejum tratando os ratos com uma molécula que imita os efeitos dos PPARs. “Isso também foi muito surpreendente”, diz Cheng. “Simplesmente ativar uma via metabólica é suficiente para reverter certos fenótipos de idade”.

Jared Rutter, professor de bioquímica da Escola de Medicina da Universidade de Utah, descreveu as descobertas como “interessantes e importantes”.

“Este artigo mostra que o jejum causa uma alteração metabólica nas células-tronco que residem nesse órgão e, portanto, altera seu comportamento para promover mais divisão celular. Em um belo conjunto de experimentos, os autores subvertem o sistema causando essas alterações metabólicas sem jejum e observam efeitos semelhantes”, diz Rutter, que não esteve envolvido na pesquisa. “Este trabalho se encaixa em um campo de rápido crescimento que está demonstrando que a nutrição e o metabolismo têm efeitos profundos sobre o comportamento das células e isso pode predispor para doenças humanas”.

Os resultados sugerem que o tratamento medicamentoso poderia estimular a regeneração sem exigir que os pacientes jejuem, o que é difícil para a maioria das pessoas. Um grupo que poderia se beneficiar de tal tratamento é o de pacientes com câncer que estão recebendo quimioterapia, o que muitas vezes prejudica as células intestinais. Também pode beneficiar pessoas idosas que sofrem infecções intestinais ou outros distúrbios gastrointestinais que podem danificar o revestimento do intestino.

Os pesquisadores planejam explorar a eficácia potencial de tais tratamentos, e também esperam estudar se o jejum afeta habilidades regenerativas em células-tronco em outros tipos de tecido.

A pesquisa foi financiada pelos Institutos Nacionais de Saúde, V Foundation, Prêmio Sidney Kimmel Scholar, Pew-Stewart Trust Scholar Award, MIT Stem Cell Initiative por Fondation MIT, Koch Institute Frontier Research Program através do Fundo de Pesquisa do Câncer Kathy e Curt Marble, a Federação Americana de Envelhecimento, Fundação de Pesquisa do Câncer Damon Runyon, Fundação Robert Black Charitable, Instituto Ludwig, um Prêmio Glenn / AFAR em Gerontologia, e o Instituto Médico Howard Hughes.

Nota do tradutor: perceba que trata-se de um estudo feito em ratos. Ou seja, pode fornecer boas hipóteses para estudos em humanos, mas precisaria de mais evidências e testes para afirmar que o comportamento das células intestinais em pessoas é análogo.

Artigo de Anne Trafton, traduzido por Hilton Sousa. O original está aqui.

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