Човешката храносмилателна система е сложен и силно адаптивен орган, който поддържа своята функция чрез непрекъснат процес на чревна регенерация. Тази биологична способност гарантира, че лигавицата на червата се обновява постоянно, което позволява ефективно храносмилане и усвояване на хранителни вещества. Скорошни изследвания на уникалните регенеративни способности на змиите, особено боите и питоните, предоставиха нови прозрения за чревната регенерация на човека, особено стомашно-чревните заболявания.
Основите на чревната регенерация при хората
При хората регенерацията на чревната лигавица е бавен, но стабилен процес. Червата са облицовани с вид стволови клетки, намиращи се в малки джобове, известни като чревни крипти. Тези чревни крипти са разположени в стените на червата. Тези крипти са отговорни за производството на нови клетки, които да заменят старите или повредени клетки, поддържайки целостта на чревната лигавица и гарантирайки, че тя може да се справи с ежедневния стрес от храносмилането и усвояването на хранителни вещества.
Този процес протича непрекъснато, но скоростта на подмяна на чревните клетки е сравнително бавна в сравнение с други животни, като някои влечуги. Тази клетъчна регенерация играе решаваща роля в защитата на червата от болести и увреждания, причинени от фактори като стрес, инфекции или проблеми, свързани с диетата. Разбирането на този процес е от жизненоважно значение за подобряване на лечението на стомашно-чревни състояния, като болестта на Crohn, целиакия и дори колоректален рак.
Изключително бърза регенерация на червата при змиите
За разлика от хората, някои змии, като боите и питоните, имат удивителната способност да регенерират червата си старателно и изключително бързо след дълги периоди на гладуване. Тези влечуги могат да издържат седмици без да се хранят, през които червата им се свиват и стават почти нефункционални. Въпреки това, след като тези влечуги поемат храна, червата им се регенерират бързо, като чревната маса се удвоява повече от два пъти само за 48 часа. Този бърз процес възстановява голяма част от чревните клетки и структури, необходими за смилането и усвояването на храната.
Това явление е особено поразително, защото змии като питоните нямат чревни крипти – структурите, които стимулират регенерацията при бозайниците. Въпреки това змиите постигат изключителен регенеративен растеж в отговор на храненето. Това бързо възстановяване на чревната функция е придружено от голяма промяна в цялостната физиология и метаболизъм на змията, което им позволява ефективно да усвояват големи количества храна след дълги периоди на гладуване.
Прозрения от изследване на змии
Екип от изследователи от Тексаския университет в Арлингтън, Югозападния медицински център на UT и Университета на Алабама проведоха подробно проучване на регенеративния процес при питоните чрез секвениране на РНК гени. Това проучване разкри, че въпреки липсата на чревни крипти, питоните активират запазени клетъчни пътища. Тези пътища са биологични сигнални пътища и присъстват и при хората. Тези пътища са от съществено значение за регулиране на реакцията на тялото към наличността на хранителни вещества и се активират по уникални начини при змиите, за да улеснят бързата регенерация.
Едно от най-интригуващите открития от това изследване е, че някои от тези пътища приличат на пътища, активирани при хора след определени метаболитни операции, като стомашен байпас на Roux-en-Y, хирургичен метод, използван за лечение на затлъстяване и диабет тип 2. Това сходство предполага, че изучаването на чревната регенерация при змии може да даде представа за това как човешките черва реагират на промените в метаболизма, наличността на хранителни вещества и стреса, потенциално подобрявайки лечението на широк спектър от храносмилателни разстройства.
Ролята на BEST4+ клетките в чревната регенерация
Важен аспект от това изследване се фокусира върху ролята на специфичен тип чревни клетки, наречени BEST4+ клетки. Тези клетки присъстват както в питони, така и в хора, но липсват в често изследвани бозайници, като мишки. Проучването установи, че клетките BEST4+ действат като централни регулатори по време на ранните етапи на регенерация, като насърчават транспорта на липидите и метаболизма. Това са критични функции за възстановяване на чревната лигавица.
При хората тези клетки вероятно играят по-важна роля, отколкото се смяташе досега. Разбирането на приноса на тези клетки за здравето на червата може да отвори нови терапевтични пътища за лечение на чревни и метаболитни заболявания, като се насочи към тези ключови клетки и техните функции.
Последици за човешкото здраве
Изследването на регенерацията на змийските черва разшири познанията ни за това как различните животни са се развили, за да се справят с едни и същи физиологични предизвикателства по различни начини. Като научават повече за начина, по който змиите регенерират червата си без наличието на чревни крипти, изследователите вече могат да проучат как функционират подобни пътища при хората и да идентифицират потенциални цели за медицинско лечение.
Това изследване е особено подходящо за подобряване на лечението на стомашно-чревни състояния, като болестта на Crohn, целиакия и някои видове рак, при които регенерацията и възстановяването на червата са критични. Може също така да доведе до нови прозрения за това как човешкото тяло се адаптира към значителни промени в диетата, метаболизма и дори стреса.
Освен това, разбирането на биологията на екстремната чревна регенерация може да бъде от основно значение за справяне с метаболитни заболявания като диабет, където способността на тялото да реагира на промените в наличността на хранителни вещества е нарушена. Проучването как змиите регулират тези процеси може да разкрие нови терапевтични цели за подобряване на човешкото метаболитно здраве.
Източник на информация: Aundrea K. Westfall и др. [Single-cell resolution of intestinal regeneration in pythons without crypts illuminates conserved vertebrate regenerative mechanisms, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024)]. DOI: 10.1073/pnas.2405463121
Discussion about this post