Болезнь Крона – это хроническое воспалительное заболевание кишечника, которое в большинстве случаев рецидивирует эпизодически. На данный момент лекарства от этой болезни нет. Исследовательская группа, возглавляемая Техническим университетом Мюнхена (TUM), обнаружила на микроскопическом уровне маркер, который можно использовать для идентификации пациентов с высокой вероятностью рецидива воспаления в ближайшем будущем. Благодаря такому пониманию терапевтические контрмеры могут быть применены на более ранней стадии.
Метаболизму стволовых клеток кишечника способствуют митохондрии – внутриклеточные электростанции. Хронические воспалительные процессы подавляют метаболизм клеток и приводят к функциональной потере этих стволовых клеток. В сотрудничестве с Helmholz Zentrum München и Парижским университетом исследовательская группа TUM обнаружила эту связь, проанализировав эпителиальные клетки кишечника пациентов с болезнью Крона и сравнив их с результатами модели на мышах.
Взаимосвязанная роль стволовых клеток и клеток Панета
Стволовые клетки незаменимы для поддержания и регенерации тканей. Кишечные стволовые клетки внутри кишечника смешиваются с так называемыми клетками Панета, которые отвечают за местную иммунную защиту и за создание среды, в которой стволовые клетки могут процветать, поэтому их называют хранителями ниши стволовых клеток.
У пациентов, страдающих болезнью Крона, меньше клеток Панета и, кроме того, они ограничены в своей функциональности. Исследовательская группа изучила причины изменений в клетках Панета и попыталась определить важность метаболизма стволовых клеток в этом контексте.
В дополнение к исследованиям на мышах, исследователи проанализировали биопсию кишечника пациентов с болезнью Крона, тщательно изучив нишу стволовых клеток. Через шесть месяцев кишечник пациентов снова обследовали эндоскопически, чтобы выявить признаки воспаления.
Прогнозирование рецидива болезни Крона путем наблюдения за появлением стволовых клеток
Исследование показало, что микроскопические изменения в нише стволовых клеток были особенно распространены у тех пациентов, у которых через шесть месяцев наблюдались симптомы рецидива воспаления.
"Эти изменения в нише стволовых клеток являются очень ранним индикатором начала воспалительных процессов. Таким образом, внешний вид ниши стволовых клеток можно использовать для оценки вероятности рецидива заболевания после резекции первоначально пораженных участков тонкой кишки. Это представляет собой разумную отправную точку для терапевтического вмешательства," объяснил Дирк Халлер, профессор питания и иммунологии ТУМ.
Восстановление функции стволовых клеток
Как у людей, так и у мышей, изменения в клетках Панета и стволовых клетках совпадали со снижением функциональности митохондрий.
Зная, что пониженное дыхание митохондрий приводит к изменениям в нише стволовых клеток, исследователи использовали дихлорацетат (DCA), вещество, применяемое в терапии рака, приводящее к увеличению дыхания митохондрий.
Изменение клеточного метаболизма, вызванное DCA, способно восстановить функциональность кишечных стволовых клеток мышей, страдающих от воспаления, что продемонстрировано на кишечных органоидах, органоподобных структурах, культивируемых ex vivo.
Терапевтический подход для продления безвоспалительных фаз болезни Крона
"Эти результаты указывают на новый терапевтический подход к продлению безвоспалительных фаз ремиссии болезни Крона," сказала Ева Рат, ученый из Школы естественных наук ТУМ Вайенштефан и соавтор исследования.
Целью дальнейших исследований является более подробное изучение эффекта DCA на животных моделях и пациентах. Так называемое метаболическое вмешательство – внесение целенаправленных изменений в метаболизм клеток – может предотвратить функциональную потерю стволовых клеток и клеток Панета, которые поддерживают кишечный барьер. Это может привести к предотвращению последующего воспаления.