В одном из первых исследований, посвященных роли воздействия половых гормонов на стволовые клетки кишечника, ученые излагают новые идеи, показывающие, как стероидный половой гормон, который структурно и функционально похож на стероидные гормоны человека, радикально меняет способ действия стволовых клеток кишечника. вести себя, в конечном итоге влияя на всеобъемлющую структуру и функцию этого важнейшего органа. Авторы обнаружили, что экдизон, стероидный гормон, вырабатываемый плодовыми мушками, стимулирует рост стволовых клеток кишечника и вызывает увеличение размеров кишечника самок плодовой мухи, а также вызывает другие важные изменения. Исследование также предоставляет механизм для учета специфичных для пола ролей кишечных стволовых клеток в нормальной функции кишечника. Более того, исследование представляет доказательства того, что гормоны кишечника могут ускорять развитие опухоли. Результаты, опубликованные совместно Институтом рака Хантсмана (HCI) Университета Юты (U of U) и Немецким центром исследований рака (DKFZ), сегодня опубликованы в журнале Nature.
Брюс Эдгар, Ph.D., биолог стволовых клеток в HCI и профессор онкологических наук в U, вместе с Аурелио Телеман, Ph.D., руководитель подразделения DKFZ и профессор Гейдельбергского университета совместно руководили работой. Они спросили, влияют ли половые гормоны на способность кишечных стволовых клеток размножаться и способствовать росту кишечника. "Моя лаборатория и многие другие специалисты по всему миру некоторое время изучали кишечник дрозофилы, чтобы лучше понять, как регулируются стволовые клетки," говорит Эдгар. "Мы знали, что у самцов и самок плодовых мушек кишечник различен – например, кишечник самки больше, чем кишечник самца, а у самок опухоли кишечника развиваются гораздо быстрее, чем у самцов, – но мы не знали, почему." Это исследование позволяет глубже понять эти различия и то, как они возникают.
Команды Эдгара и Телемана обнаружили, что экдизон, половой гормон, может резко изменить ростовые свойства стволовых клеток в органе, который, что примечательно, не принимает непосредственного участия в воспроизводстве. Они обнаружили, что эти изменения влияют на структуру и функцию всего органа. Они обнаружили, что воздействие экдизона на самцов мух приводит к тому, что их медленно делящиеся стволовые клетки делятся так же быстро, как и у самок, что приводит к росту кишечника и у самцов. Это говорит о том, что ограничивающая разница между делением стволовых клеток у самцов и самок мух – это циркулирующие уровни гормона.
Этот процесс дает женской плодовой мушке как преимущества, так и недостатки на протяжении всей ее жизни. Изначально большее количество экдизона у женщин помогает в эволюционно критических процессах репродукции. Он способствует расширению кишечника, способствует усвоению питательных веществ, что помогает мухе откладывать больше яиц. Но в более позднем возрасте гормон экдизон, вырабатываемый яичниками, в конечном итоге вызывает дисфункцию кишечника, которая может сократить продолжительность жизни самок плодовых мух, создавая среду, которая способствует росту опухоли. Хотя люди не производят экдизон, у них есть родственные стероидные гормоны, такие как эстроген, прогестерон и тестостерон, которые имеют схожие механизмы действия.
Экспериментальная работа над этим исследованием была выполнена в основном Сара Ахмед, соавтором Ph.D. студент между лабораториями Эдгара и Телемана в Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH) и DKFZ. Ахмед разработал эксперименты с использованием различных генетических инструментов для включения и выключения генов в различных типах клеток кишечника и яичников мухи, которые производят экдизон. "Наше исследование предоставляет убедительные доказательства того, что половые гормоны изменяют поведение неполовых органов, таких как кишечник," говорит Ахмед. Далее она предполагает, что долгосрочные последствия этого исследования могут включать изучение новых путей лечения рака человека.
По словам исследователей, понимание того, действует ли аналогичная взаимосвязь стволовых клеток и гормонов в человеческих органах, потребует дальнейших исследований. Они планируют изучить это в будущем. В дополнение к решающей роли, которую половые гормоны играют в поведении стволовых клеток кишечника, авторы считают, что это исследование на дрозофиле потенциально раскрывает новый механизм, который может проявляться в физиологии и патологии человека. Выводы из этого исследования дополняют растущий объем работ, показывающих, что заболеваемость раком непродуктивных органов, включая рак толстой кишки и желудка, у мужчин и женщин различается.