Прерывистое голодание - воздержание от пищи в течение длительного времени - стимулирует клетки печени лабораторных мышей к быстрому делению, говорится в исследовании, проведенном под руководством ученых из Стэнфордского медицинского института. Этот результат опровергает давнее мнение о том, что клетки печени взрослого человека делятся редко, а когда делятся, то в основном для восстановления повреждений органа. Кроме того, впервые показано немедленное влияние диеты на биологию клеток печени.

"Одной из наиболее определяющих характеристик взрослой печени было то, что она довольно стабильна с точки зрения оборота клеток", - сказал Роланд Нуссе, доктор философии, профессор биологии развития. "Но мы обнаружили, что оборот клеток в печени резко возрастает после нескольких периодов 24-часового голодания с последующим питанием. Интересно, что этот тип диеты отражает естественный рацион диких животных и ранних людей, до развития сельского хозяйства, когда были периоды с дефицитом или отсутствием пищи".

Неизвестно, какое влияние на здоровье животных оказывает усиленная репликация клеток, если вообще оказывает. Но это открытие предполагает, что биология печени более динамична и отзывчива на изменения в рационе питания, чем считалось ранее, и ставит вопрос о том, как другие диеты могут повлиять на ее биологию.

Нуссе, профессор биологии человека Рид-Ходжсон и профессор онкологических исследований Вирджиния и Дэниел К. Людвиг, является старшим автором исследования, которое было опубликовано 31 января в журнале eLife. Бывший постдокторант Эбби Саркар, доктор философии, является первым автором исследования.
Работа печени

Печень - один из самых больших органов в организме, вес взрослого человека составляет около 3 фунтов, или примерно 2% от массы тела. У мышей она составляет почти 5% от массы тела. Печень удаляет токсины из крови для выведения, а также преобразует пищу, которую мы едим, в питательные вещества, которые организм может усвоить.

"Эбби Саркар задалась вопросом, будет ли такой орган, как печень, который так вовлечен в процесс пищеварения, демонстрировать измененные модели деления клеток, или оборота, при изменении рациона питания животного", - сказал Нуссе.

Лабораторные мыши обычно имеют неограниченный доступ к пище в любое время. Но для этих экспериментов Саркар лишила животных пищи на 24 часа, затем позволила им свободно питаться в течение 24 часов, после чего снова устроила 24-часовое голодание. Затем она проанализировала деление клеток в печени животных через неделю и три недели прерывистого голодания и сравнила его с делением клеток у животных, которых кормили в обычном режиме.

"Мы увидели, что оборот клеток в печени довольно резко увеличился вскоре после начала питания", - сказала Нуссе. "Было гораздо больше новых клеток, чем у животных, которых кормили стандартной диетой. Это было очень интересно".

Роль печени в обмене веществ означает, что соотношение между весом печени и весом тела должно оставаться постоянным, чтобы этот орган мог эффективно функционировать. Именно по этой причине печень восстанавливается до нормального размера, если ее часть удалена в результате травмы или операции.

Саркар обнаружила, что наблюдаемое ею деление клеток было вызвано уменьшением соотношения печени к массе тела у исследуемых животных после недели прерывистого голодания. Она также выяснила, что большая часть деления клеток была локализована в клетках печени вблизи центральной вены органа.

Дальнейшее исследование выявило два молекулярных пути, ответственных за поддержание соответствующего размера печени у голодающих животных. Один из них - фактор роста под названием фактор роста фибробластов, или FGF, который вырабатывается в кишечнике и распространяется по всему организму; другой - семейство белков под названием Wnts - имеет решающее значение для эмбрионального развития, роста и поддержания многих тканей. Белки Wnt секретируются эндотелиальными клетками центральной вены, но, в отличие от FGF, они проходят лишь небольшое расстояние. Эти два сигнала накладываются друг на друга на клетки печени вблизи центральной вены, называемые перицентральными гепатоцитами, чтобы стимулировать их деление после голодания.

"Интересно, что на путь Wnt не влияет прерывистое голодание, - говорит Нуссе, который в 1982 году впервые идентифицировал белок Wnt, - но на производство FGF влияет. Прерывистое голодание или другие изменения в питании стимулируют выработку FGF, который циркулирует в печени. Он пробуждает клетки печени от покоя, после чего белки Wnt дают сигнал к делению тем клеткам, которые находятся рядом с центральной веной".

Далее Саркар проверил эффект прерывистого голодания на мышах, которые были генетически сконструированы так, что не могли реагировать ни на сигнал FGF, ни на сигнал Wnt. На этом этапе исследования "эффект прерывистого голодания был ослаблен", - сказал Нуссе. "Клетки более или менее утратили способность к делению. Это очень сильное указание на то, что вам нужны оба этих сигнальных пути, чтобы увидеть этот эффект голодания на репликацию клеток".

Исследователи не знают, имеет ли повышенная пролиферация клеток в печени в результате голодания пользу для здоровья. Но это интригующий взгляд на то, как диетические изменения могут повлиять на один из самых больших органов в организме. Теперь они планируют расширить свои исследования и включить в них другие типы диет, в том числе кетогенную или высокожировую.

"Я бы не рекомендовал людям начинать периодическое голодание, чтобы улучшить здоровье печени", - сказал Нуссе. "Но это интересное наблюдение - оно показывает, что идея о том, что печень - это ткань, которая медленно обновляется, должна восприниматься с долей сомнения".