Vetrijk dieet en kanker*
De laatste jaren laten steeds meer studies zien dat het vaak eten van vetrijke voeding niet allen tot
overgewicht kan leiden maar ook de kans op verschillende
kankers duidelijk doet vergroten. Uit een studie met muizen blijkt nu dat altijd vetrijke voeding zowel het karakter van stamcellen als gewone cellen in de darmen doet veranderen wat de vorming van kankergezwellen doet verhogen.
De studie.
(April 2016)
High-fat diet linked to intestinal stem cell changes, increased risk for cancer
Over the past decade, studies have found that obesity and eating a high-fat, high-calorie diet are significant risk factors for many types of cancer. Now, a new study from Whitehead Institute and MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research reveals how a high-fat diet makes the cells of the intestinal lining more likely to become cancerous.
The study of mice suggests that a high-fat diet drives a population boom of intestinal stem cells and also generates a pool of other cells that behave like stem cells -- that is, they can reproduce themselves indefinitely and differentiate into other cell types. These stem cells and "stem-like" cells are more likely to give rise to intestinal tumors, says Omer Yilmaz, an MIT assistant professor of biology and co-leader of the research team.
"Not only does the high-fat diet change the biology of stem cells, it also changes the biology of non-stem-cell populations, which collectively leads to an increase in tumor formation," says Yilmaz, who is a Koch Institute member and a gastrointestinal pathologist at Massachusetts General Hospital.
"Under a high-fat diet, these non-stem cells acquire the properties of stem cells so that when they are transformed they become tumorigenic," says Whitehead Member David Sabatini, who is also an MIT professor of biology and an investigator of the Howard Hughes Medical Institute.
Sabatini and Yilmaz, who previously collaborated on research into the effects of caloric restriction on stemness in the intestine, are the senior authors of the study, which appears in Nature.
People who are obese have a greater risk of developing colorectal cancer, according to previous studies. Sabatini and Yilmaz, whose labs study the relationship between diet and cancer, set out to uncover the cellular mechanisms underpinning the enhanced risk of colon cancer.
"We wanted to understand how a long-term high-fat diet influences the biology of stem cells, and how such diet-induced changes that occur in stem cells impact tumor initiation in the intestine," Yilmaz says.
Recent studies have shown that intestinal stem cells, which last a lifetime, are the cells most likely to accumulate the mutations that give rise to colon cancer. These stem cells live in the lining of the intestine, known as the epithelium, and generate all of the different cell types that make up the epithelium.
To investigate a possible link between these stem cells and obesity-linked cancer, researchers fed healthy mice a diet made up of 60 percent fat for nine to 12 months. This diet, according to the scientists, is much higher in fat than the typical American diet, which is usually about 20 to 40 percent fat.
During this period, the mice on the high-fat diet gained 30 to 50 percent more body mass than mice fed a normal diet, and they developed more intestinal tumors than mice on a normal diet.
These mice also showed some distinctive changes in their intestinal stem cells, the researchers discovered. First, they found that the mice on a high-fat diet had many more intestinal stem cells than mice on a normal diet. These stem cells were also able to operate without input from neighboring cells.
Normally, intestinal stem cells are surrounded by support or "niche" cells, which regulate stem cell activity and tell them when to generate stem cells or differentiated cells. However, the stem cells from mice on a high-fat diet were more able to function on their own. When these stem cells were removed from the mice and grown in a culture dish without their niche cells, they gave rise to "mini-intestines" much more readily than intestinal stem cells from mice on a normal diet.
"You have more stem cells and they're able to operate independent of inputs coming from their microenvironment," Yilmaz says.
The researchers also found that another population known as progenitor cells -- differentiated daughter cells of stem cells -- started to behave like stem cells: They began to live much longer than their usual lifespan of a few days, and they could also generate mini-intestines when grown outside of the body.
"This is really important because it's known that stem cells are often the cells in the intestine that acquire the mutations that go on to give rise to tumors," Yilmaz says. "Not only do you have more of the traditional stem cells (on a high-fat diet), but now you have non-stem-cell populations that have the ability to acquire mutations that give rise to tumors."
The researchers also identified a nutrient-sensing pathway that is hyper-activated by the high-fat diet. The fatty acid sensor, known as PPAR-delta, responds to high levels of fat by turning on a metabolic process that enables cells to burn fat as an energy source instead of their usual carbohydrates and sugars.
"Indeed, small-molecule agonists of PPAR-delta mimic the effects of a high-fat diet in animals fed a normal diet," Sabatini says.
In addition to activating this metabolic program, PPAR-delta also appears to turn on a set of genes that are important for stem cell identity, Yilmaz says. His lab is now further investigating how this happens in hopes of identifying possible cancer drug targets for tumors that arise in obesity.
Reference:
1. Semir Beyaz, Miyeko D. Mana, Jatin Roper, Dmitriy Kedrin, Assieh Saadatpour, Sue-Jean Hong, Khristian E. Bauer-Rowe, Michael E. Xifaras, Adam Akkad, Erika Arias, Luca Pinello, Yarden Katz, Shweta Shinagare, Monther Abu-Remaileh, Maria M. Mihaylova, Dudley W. Lamming, Rizkullah Dogum, Guoji Guo, George W. Bell, Martin Selig, G. Petur Nielsen, Nitin Gupta, Cristina R. Ferrone, Vikram Deshpande, Guo-Cheng Yuan, Stuart H. Orkin, David M. Sabatini, Ömer H. Yilmaz. High-fat diet enhances stemness and tumorigenicity of intestinal progenitors. Nature, 2016; 531 (7592): 53 DOI: 10.1038/nature17173
De door de computer vertaalde Engelse tekst (let op: gelet op de vaak technische inhoud van een artikel kunnen bij het vertalen wellicht vreemde en soms niet helemaal juiste woorden en/of zinnen gevormd worden)
Vetrijk dieet gekoppeld aan intestinale stamcellen veranderingen, verhoogd risico op kanker
In de afgelopen tien jaar hebben studies dat obesitas gevonden en het eten van een vetrijk, calorierijk dieet zijn belangrijke risicofactoren voor vele vormen van kanker. Nu, een nieuwe studie van Whitehead Institute en Koch Instituut MIT for Integrative Cancer Research laat zien hoe een vetrijk dieet maakt de cellen van de darmwand meer kans om kwaadaardig worden.
De studie van muizen suggereert dat een vetrijk dieet drijft een bevolkingsexplosie van intestinale stamcellen en genereert ook een pool van andere cellen die zich gedragen als stamcellen - dat wil zeggen dat zij zichzelf oneindig vermenigvuldigen en differentiëren tot andere celtypen. Deze stamcellen en "stam-achtige" cellen hebben meer kans om tot darmtumoren te geven, zegt Omer Yilmaz, een MIT assistent-professor in de biologie en co-leider van het onderzoeksteam.
"Niet alleen het vetrijke dieet te veranderen de biologie van stamcellen, verandert ook de biologie van niet-stamcellen populaties die tezamen leidt tot een toename van tumorvorming," zegt Yilmaz, die een Koch Institute lid en een gastro-intestinale patholoog in het Massachusetts General Hospital.
"Onder een vetrijk dieet, deze niet-stamcellen verwerven van de eigenschappen van stamcellen, zodat wanneer ze worden omgezet ze tumorigene," zegt Whitehead Lid David Sabatini, die ook een MIT professor in de biologie en een onderzoeker van het Howard Hughes Medical Institute.
Sabatini en Yilmaz, die eerder op het onderzoek meegewerkt naar de effecten van calorische restrictie op stemness in de darm, zijn de senior auteurs van de studie, die in Nature verschijnt.
Mensen die lijden aan obesitas hebben een groter risico op colorectale kanker, volgens eerdere studies. Sabatini en Yilmaz, wiens labs studie van de relatie tussen voeding en kanker, op zoek naar de cellulaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de verhoogde risico op darmkanker te ontdekken.
"We wilden om te begrijpen hoe een langdurig vetrijk dieet van invloed op de biologie van stamcellen, en hoe dergelijke dieet-geïnduceerde veranderingen die optreden in stamcellen effect tumor initiatie in de darm," zegt Yilmaz.
Recente studies hebben aangetoond dat intestinale stamcellen, die een leven lang, zijn de cellen het meest waarschijnlijk mutaties die tot darmkanker accumuleren. Deze stamcellen leven in het slijmvlies van de darm, bekend als het epitheel en genereert alle verschillende celtypen die samen het epitheel.
Om een mogelijk verband tussen deze stamcellen en obesitas verbonden kanker te onderzoeken, onderzoekers gevoed gezonde muizen een dieet bestaande uit 60 procent vet negen tot 12 maanden. Dit dieet volgens de wetenschappers in vet veel hoger dan de typische Amerikaanse dieet, die meestal ongeveer 20 tot 40 procent vet.
Gedurende deze periode de muizen op het vetrijke dieet kreeg 30 tot 50 procent meer lichaamsmassa dan muizen die een normaal dieet, en zij ontwikkelden meer darmtumoren dan muizen op een normaal dieet.
Deze muizen toonde ook een aantal opvallende veranderingen in hun intestinale stamcellen, ontdekten de onderzoekers. Eerst, vonden zij dat de muizen op een vetrijk dieet had veel meer intestinale stamcellen dan muizen op een normaal dieet. Deze stamcellen waren ook in staat om zonder inbreng van naburige cellen.
Normaal gesproken worden intestinale stamcellen omgeven door support of "niche" cellen, die stamcellen activiteit te reguleren en hen te vertellen wanneer stamcellen of gedifferentieerde cellen te genereren. De stamcellen van muizen op een vetrijk dieet waren meer kan functioneren op hun eigen. Wanneer deze stamcellen uit de muizen verwijderd en gekweekt in een kweekschaal zonder hun nichecellen, gaven aanleiding tot "mini-darmen" veel sneller dan intestinale stamcellen van muizen op een normaal dieet.
"Je hebt meer stamcellen en ze zijn in staat om te werken onafhankelijk van de input vanuit hun micro-omgeving," zegt Yilmaz.
De onderzoekers vonden ook dat een andere populatie zogenaamde stamcellen - gedifferentieerde dochtercellen van stamcellen - begon te gedragen als stamcellen Zij begonnen veel langer leven dan hun gebruikelijke levensduur van enkele dagen, en ze kunnen ook mini- genereren darmen bij kweek buiten het lichaam.
"Dit is erg belangrijk omdat het bekend dat stamcellen vaak de cellen in de darm dat de mutaties die gaan om tot tumoren te verwerven, 'zegt Yilmaz. "Niet alleen meer van de traditionele stamcellen (op een vetrijk dieet), maar nu je niet-stem-celpopulaties die de mogelijkheid om mutaties die leiden tot tumoren te verwerven."
De onderzoekers vonden ook een nutriënten route die hyper-geactiveerd door het vetrijke dieet. Het vetzuur sensor, bekend als PPAR-delta, reageert op een hoog vetgehalte instelling door een metabolisch proces waarmee cellen om vet als energiebron in plaats van hun gebruikelijke koolhydraten en suikers.
"Inderdaad, kleine moleculen agonisten van PPAR-delta na te bootsen de effecten van een vetrijk dieet in dieren gevoed een normaal dieet," zegt Sabatini.
Naast activering van deze metabole programma wordt PPAR-delta ook zetten een set genen die belangrijk zijn voor stamcel identiteit, zegt Yilmaz. Zijn lab is nu verder onderzoeken hoe dit gebeurt in de hoop van het identificeren van mogelijke kanker drug targets voor tumoren die ontstaan in obesitas.
Reacties: