01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Биология
21 октября 2016
Диета в лечении лейкоза

Валин оказался важным компонентом питания гемопоэтических стволовых клеток

Quinn Dombrowski/Flickr

Биологи из Японии и США предложили новый метод подготовки пациентов к трансплантации костного мозга, более безопасный и мягкий по сравнению с химио- и радиотерапией. Согласно статье, опубликованной в Science, для гибели «больных» стволовых клеток достаточно убрать из рациона всего одну аминокислоту. После этого пациентам можно пересаживать клетки костного мозга, гораздо меньше беспокоясь о побочных эффектах этой сложной операции.

Гемопоэтическое отступление

Красный костный мозг — важный орган гемопоэза (этим красивым словом называют кроветворение), в котором образуются и созревают клетки нашей крови: красные двояковогнутые эритроциты, переносящие кислород, пластинки-тромбоциты, отвечающие за свертывание крови, лейкоциты разных типов — бледные стражи нашего иммунитета, похожие на амеб.

Продолжительность их жизни невысока по сравнению с нашей (от нескольких дней до примерно трети года у эритроцитов), поэтому клетки крови постоянно обновляются.

Как это происходит? Те клетки красного костного мозга, которые занимаются производством элементов крови, называются гемопоэтическими стволовыми клетками. Это означает, что они сохраняют свое недифференцированное «детское» состояние с далеких времен эмбрионального развития и могут делиться бесконечно много раз. Такие «вечные дети», для которых предел Хейфлика (количество делений клетки) не предел. Но такие, казалось бы, безответственные юные клетки организму нужны: когда ему потребуется свежая кровь (как в прямом, так и в переносном смысле), некоторые «новобранцы» делают окончательный выбор и развиваются во взрослые клетки по одному из возможных сценариев. Часть их всегда остается, готовая размножиться и заместить других павших (особенно большие потери несут не транспортировщики-эритроциты, а наши лейкоцитарные иммунные войска).

Больше всего костного мозга находится внутри костей таза и ребер, также довольно много его содержится в эпифизах (расширенных концах) больших трубчатых костей, именно поэтому люди после ампутации ног могут столкнуться еще и с проблемами кроветворения, так как пропадет крупная фабрика форменных элементов крови. Неудивительно, что поражения костного мозга, в том числе лейкозы, очень опасны.

«Вкусовые пристрастия» стволовых клеток

С начала XXI века в медицине стали использовать донорские гемопоэтические стволовые клетки для пересадки больным. Перед этой сложной, опасной и дорогостоящей процедурой пораженные клетки костного мозга пациента разрушают радиацией или химиотерапией, что повышает риск вторичного возникновения рака, а также бесплодия и даже смерти. Международная группа ученых из Стэнфордского и Токийского университетов предложила более мягкий способ расправы с остатками злокачественных новообразований костного мозга, основываясь на их «вкусовых предпочтениях».

Сначала исследователи проверили, чем отличается содержание аминокислот (строительных звеньев для молекул белка, которых в живых организмах насчитывают чуть больше двух десятков) в циркулирующей по сосудам крови и красном костном мозге. Различить аминокислоты помогла высокоэффективная жидкостная хроматография — метод разделения сложных смесей на компоненты с помощью высокого давления и мелкозернистых впитывающих частиц, сорбентов.

Затем ученые сравнили, насколько успешно растут культуры стволовых клеток на питательных средах, где не хватает какой-либо из аминокислот. Конечно, вкуса эти клетки чувствовать не могли, зато ученым удалось понять, какие элементы питания для них жизненно необходимы.

Аминокислотами, без которых стволовые клетки переставали расти, оказались валин (в организме участвует в процессах синтеза и роста тканей) и цистеин (антиоксидант, борется с клеточным стрессом, помогая обезвреживать опасные для организма активные формы кислорода). Это правило работало как для клеток мышей, так и для человеческих. Но поскольку цистеин не является незаменимой аминокислотой, а может синтезироваться самим организмом (из метионина), даже когда не поступает извне, в опыте на мышах отсутствие цистеина никак не повлияло на клетки их костного мозга.

Кормить нельзя помиловать

Отсутствие валина, который входит в число восьми незаменимых аминокислот и обязательно должен поступать в организм с пищей, заметно снижало уровень белых и красных кровяных телец (лейкоцитов и тромбоцитов) в крови мышей, что означало ухудшение работы костного мозга.

Когда мышей в течение месяца кормили пищей, не содержащей валина, а потом резко начинали его добавлять, половина мышей погибла от так называемого синдрома возобновленного кормления — формы шока, вызванной предыдущей нехваткой питательного вещества.

Однако постепенное возвращение этого элемента в пищу подопытных организмов помогло ученым не только оставить мышей в живых, но и освободить место, куда они трансплантировали здоровые стволовые клетки доноров, которые отлично прижились у большинства особей. Ни одна из мышей не умерла, многие прожили еще около года, что для мышей, живущих от 1 года в природе до 3 лет в лаборатории, означает «долгую счастливую жизнь».

До сих пор остается неясным, почему валин так важен для функционирования стволовых клеток. По словам авторов статьи, он поддерживает метаболизм клеток костного мозга, но его точную роль еще предстоит выяснить.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое