El estudio con ratones sugiere que una dieta alta en grasas conduce un auge de la población de células madre intestinales y también genera un conjunto de otras células que se comportan como células madre - es decir, que pueden reproducirse indefinidamente y diferenciarse en otros tipos de células. Estas células madre y células madre "similar" son más propensos a dar lugar a tumores intestinales, dice Omer Yilmaz, un profesor auxiliar de la biología del MIT y líder del equipo de investigación.
"No sólo cambia la dieta alta en grasas de la biología de las células madre, también cambia la biología de las poblaciones no de células madre, lo que conduce en conjunto a un aumento en la formación de tumores", dice Yilmaz, quien es miembro de Koch del MIT Instituto para la Investigación del cáncer Integral y un patólogo gastrointestinal en el hospital general de Massachusetts.
"Bajo una dieta alta en grasas, estas células no madre adquieren las propiedades de las células madre para que cuando se transforman de que se conviertan tumorigénico," dice David Sabatini, un profesor del MIT de la biología, miembro del Instituto Whitehead, y el investigador de la Instituto Médico Howard Hughes.
Sabatini y Yilmaz, quien ya había colaborado en la investigación de los efectos de la restricción calórica sobre el potencial de las células madre en el intestino, son los autores principales del estudio, que aparece en la revista Nature el 2 de marzo autores principales del artículo son Semir Beyaz, de la Universidad de Harvard estudiante graduado afiliado con el Instituto Koch y Dana-Farber / cáncer infantil de Boston y el Centro de Trastornos de la sangre; MIT postdoc Miyeko Mana; y Tufts Medical Center gastroenterólogo y científico visitante Jatin Roper.
Explorando el riesgo de cáncer
Las personas que son obesas tienen un mayor riesgo de desarrollar cáncer colorrectal, de acuerdo con estudios previos. Yilmaz laboratorio ', que estudia la relación entre la dieta y el cáncer, se dispuso a descubrir los mecanismos celulares que sustentan el mayor riesgo de cáncer de colon.
"Queríamos entender cómo una dieta alta en grasa a largo plazo influye en la biología de las células madre, y cómo tales cambios inducidos por la dieta que se producen en la iniciación del tumor las células madre impacto en el intestino", dice Yilmaz.
Estudios recientes han demostrado que las células madre intestinales, que duran toda la vida, son las células más susceptibles de acumular las mutaciones que dan lugar a cáncer de colon. Estas células madre viven en el revestimiento del intestino, conocido como el epitelio, y generan todos los diferentes tipos de células que forman el epitelio.
Para investigar una posible relación entre estas células madre y el cáncer relacionada con la obesidad, Yilmaz y sus colegas alimentaron a ratones sanos con una dieta compuesta de 60 por ciento de grasa de entre nueve y 12 meses. Esta dieta, Yilmaz señaló, es mucho más alta en grasa que la dieta americana típica, que es por lo general aproximadamente 20 a 40 por ciento de grasa.
Durante este período, los ratones con la dieta alta en grasa ganó 30 a 50 por ciento más de masa corporal que los ratones alimentados con una dieta normal, y desarrollaron tumores más intestinales que los ratones con una dieta normal.
Estos ratones también mostraron algunos cambios distintivos en sus células madre intestinales, los investigadores descubrieron. En primer lugar, encontraron que los ratones con una dieta alta en grasas tenían muchas más células madre intestinales que los ratones con una dieta normal. Estas células madre también fueron capaces de operar sin la participación de las células vecinas.
Normalmente, las células madre intestinales están rodeadas de células de soporte o "nicho", que regulan la actividad de las células madre y le dicen a ellos cuando para generar células madre o células diferenciadas. Sin embargo, las células madre de ratones en una dieta alta en grasas eran más capaces de funcionar por sí mismos; cuando se retiraron de los ratones y se cultivaron en una placa de cultivo sin sus células de nicho, que dieron lugar a "mini-intestinos" mucho más fácilmente que las células madre intestinales de los ratones en una dieta normal.
"Usted tiene más células madre y que es capaz de operar independiente de las entradas procedentes de su microambiente", dice Yilmaz.
La ampliación de la piscina
Los investigadores también descubrieron que otra población conocida como células progenitoras - células hijas diferenciadas de las células madre - comenzó a comportarse como células madre: Comenzaron a vivir mucho más tiempo que su vida útil normal de unos pocos días, y también podrían generar mini-intestinos cuando crecido fuera del cuerpo.
"Esto es muy importante porque se sabe que las células madre son a menudo las células en el intestino, que adquieren las mutaciones que van a dar lugar a tumores", dice Yilmaz. "No sólo usted tiene más de las células madre tradicionales (en una dieta alta en grasas), pero ahora tiene poblaciones no de células madre que tienen la capacidad de adquirir mutaciones que dan lugar a los tumores."
Los investigadores también identificaron una vía de nutrientes de detección que se hyperactivated por la dieta alta en grasas. El sensor de ácido graso conocido como PPAR-delta responde a altos niveles de grasa mediante la activación de un proceso metabólico que permite a las células para quemar grasa como fuente de energía en lugar de sus hidratos de carbono y azúcares habituales.
"De hecho, los agonistas de molécula pequeña de PPAR-delta imitan los efectos de una dieta alta en grasas en los animales alimentados con una dieta normal", dice Sabatini.
Además de la activación de este programa metabólico, PPAR-delta también parece activar un conjunto de genes que son importantes para la identidad de células madre, dice Yilmaz. Su laboratorio está estudiando la manera en que esto sucede con la esperanza de identificar posibles dianas terapéuticas para el cáncer de tumores que surgen en la obesidad.
Gokhan Hotamisligil, director del Centro de Sabri Ulker de nutrientes, genética y metabólica de la investigación en la Escuela de Salud Pública de Harvard, dice el estudio convincente ofrece una posible explicación para el mecanismo por el que una dieta alta en grasas contribuye al cáncer.
"Si bien el problema es muy grande, hay muy poco sabe acerca de cómo sucede esto", dice Hotamisligil. "Este estudio se suma una interesante perspectiva desde un ángulo de células madre."
