Все животные обладают некоторой способностью к восстановлению и замене оболочки кишечника, этот процесс называется регенерацией кишечника. У млекопитающих, включая людей, этот постоянный, но относительно небольшой оборот клеток помогает кишечнику справляться с ежедневными потребностями в еде. Он осуществляется стволовыми клетками, которые берут начало в кишечных криптах — микроскопических углублениях в стенке кишечника.

В резком контрасте с этим змеи, которые питаются нечасто, например, удавы и питоны, которые могут обходиться без еды неделями, не обладают кишечными криптами, однако они подвергаются некоторым из самых экстремальных примеров регенерации кишечника , обнаруженных в животном мире. Когда эти змеи голодают в течение длительных периодов, их кишечник атрофируется, сморщивается и почти полностью перестает функционировать.

Однако, когда они питаются, их кишечник подвергается массивному регенеративному росту, более чем удваивая массу за 48 часов и перестраивая большую часть кишечных клеток и структур, необходимых для переваривания и усвоения пищи. Этот сдвиг также сопровождается огромными изменениями в физиологии и метаболизме змей.

Чтобы понять, как эти крупные змеи могут регенерировать свой кишечник без кишечных крипт, ученые из Техасского университета в Арлингтоне, Юго-западного медицинского центра Техасского университета и Алабамского университета секвенировали гены РНК питонов. Узнав больше об этом процессе у рептилий, исследователи надеются лучше информировать других ученых, работающих над улучшением диагностики и лечения желудочно-кишечных заболеваний у людей, включая диабет, болезнь Крона, целиакию и рак.

«Мы использовали секвенирование РНК отдельных клеток для изучения регенерации кишечника у питонов и обнаружили, что они используют консервативные пути, которые также встречаются у людей, но активируют их уникальными способами», — сказал Тодд Кастоу, профессор биологии Техасского университета в Арлингтоне и автор исследования, опубликованного в Трудах Национальной академии наук.

«Интересно, что мы обнаружили, что сигнальные пути, которые регулируют регенерацию питона, имеют ключевые сходства с теми, которые наблюдаются у людей после того, как им сделали желудочное шунтирование по Ру для облегчения потери веса и лечения диабета 2 типа», — сказал Сиддхарт Гопалан, соавтор статьи и аспирант в лаборатории доктора Касто.

Эти результаты дают новое понимание фундаментальных связей между регенерацией кишечника и тем, как организм регулирует свой метаболизм в ответ на такие изменения, как доступность питательных веществ и воздействие стресса. Исследование также помогает объяснить, как пути, участвующие в регенерации питона , могут работать аналогично у других позвоночных, включая людей, и, таким образом, представляют собой потенциальные цели для терапевтического вмешательства с целью лечения кишечных или метаболических заболеваний.

«Наши результаты также проливают свет на важность определенного типа клеток кишечника — называемых клетками BEST4+ — в координации процесса регенерации», — сказал Касто. «Эти клетки присутствуют у питонов и людей, но отсутствуют у обычно изучаемых млекопитающих, таких как мыши, однако они действуют как центральные регуляторы ранних фаз регенерации, способствуя транспорту липидов и метаболизму. Эти результаты подчеркивают важную и в значительной степени игнорируемую роль, которую клетки BEST4+, вероятно, играют в работе кишечника человека».

В совокупности эти результаты расширяют наше понимание физиологии кишечника.

«Узнав больше о пищеварении у других животных, мы получаем более широкое представление об эволюционном замысле этих важных функций организма», — сказал Кастоу. «Эта новая информация будет способствовать нашему пониманию организма с целью улучшения лечения и профилактики многих распространенных расстройств пищеварения у людей».