Исследователи из
ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» совместно с Научно-исследовательским
институтом нейронаук и медицины и Федеральным исследовательским центром
«Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова» изучили
противоопухолевый эффект зерновой диеты, обогащённой антоцианами, на модели
аденокарциномы лёгких Льюис у мышей. Оказалось, что пшеница с большим
количеством антоцианов уменьшает объём опухоли и количество метастазов.
Исследование опубликовано в высокорейтинговом международном журнале Q1 International
Journal of Molecular Sciences.
Сердечно-сосудистые
и онкологические заболевания уже несколько десятилетий занимают лидирующие
позиции среди причин смертности населения. Рак лёгких считается одним из самых
распространённых: по данным ВОЗ, он является причиной 18 % случаев смерти
(статистика за 2020 год). Одним из альтернативных методов, направленных на
профилактику и снижение риска развития онкологии, является функциональное
питание — современный метод рациона, который акцентирует внимание на качестве
пищи и её влиянии на здоровье. Оно может стать важной частью комплексного
подхода к профилактике и лечению опухолевых заболеваний.
Считается, что
трети смертей от злокачественных новообразований можно было бы избежать
благодаря увеличению в рационе количества овощей и фруктов. Особое внимание
привлекают антоцианы — пигменты, принадлежащие к классу биофлавоноидов. Они
имеют характерный синий или фиолетовый цвет, а их основными источниками
являются тёмноокрашенные фрукты, овощи и ягоды. Однако последнее время более
привлекательными источниками антоцианов становятся зерновые культуры — за счёт
того, что дольше хранятся и более доступны.
Учёные проводили
исследование на мышах линии C57BL/6, рождённых и выращенных в SPF-виварии ФИЦ
ИЦиГ СО РАН. Их поделили на четыре группы: контрольную кормили обычным
гранулированным кормом и ничего не вводили (трём другим группам
трансплантировали опухолевые клетки), второй группе тоже давали корм, а две
другие придерживались монодиеты, состоящей из зерна пшеницы (в одной группе она
была обогащена антоцианами).
Линии пшеницы,
обогащённые антоцианами, созданы с помощью селекционной работы в ФИЦ ИЦиГ СО
РАН. Исследователи проводили генотипирование участка, где находится
ген-регулятор биосинтеза пигментов. Мутация в этом гене приводила к повышенной продукции этих веществ в
оболочке (околоплоднике) зерна.
Микроскопический
вид растительных клеток, окрашенных антоцианами
«Наш эксперимент
продолжался 4,5 месяца. Мы кормили мышей разных групп в соответствии с
предписанной диетой, вводили им клетки карциномы лёгкого Льюис, оценивали
тяжесть опухолевого процесса и анализировали механизмы влияния зерновой диеты
на онкологию. Оценка противоопухолевого эффекта основывалась на массе солидных
опухолей и количестве метастазов в лёгких. Метастазы подсчитывали под
микроскопом после их фиксации в десятипроцентном формалине», — рассказала
заведующая лабораторией нейробиологических механизмов нейродегенеративных
процессов НИИНМ доктор биологических наук Мария Александровна Тихонова.
Процент мышей с
метастазами был ниже в той выборке, где животные питались зерном с повышенным
содержанием антоцианов. У них наблюдалось снижение пролиферативной активности
(степени и скорости деления клеток) в первичном очаге. Масса опухоли также была
гораздо меньше в группах, которые получали зерновую диету. По иммунологическим
показателям и цитокиновому профилю (характеристикам иммунного ответа)
исследователи выявили различия. На обычной зерновой диете иммунный ответ можно
охарактеризовать как аллергоподобный: был повышен уровень интерлейкина 9 и
эотаксина, вовлечённых в регуляцию аллергических реакций и бронхиальной астмы.
Эти цитокины связаны с активностью ряда клеток иммунной системы (Т-хелперы 9,
тучные клетки, эозинофилы). Они могут оказывать цитотоксическое действие на клетки
опухоли, вызывать их повреждение или гибель, но не блокировать пролиферацию.
«В группе, где
мыши питались зерном с антоцианами, наблюдались другие изменения: подавлялись
интерлейкин 6 и LIF наряду с повышением IP-10. Эти цитокины связаны с
миграцией, пролиферацией эпителиальных и малигнизированных (злокачественных)
клеток, а также с опухолевым ангиогенезом и активацией клеточного
противоопухолевого иммунного ответа. Кроме того, у мышей на диете с антоцианами
в ткани опухоли была снижена экспрессия гена аргиназы 1 (мРНК Arg1). Это маркер
макрофагов, они могут способствовать метастазированию. Вероятно, антоцианы
действуют через иммунные контрольные точки (чек-поинты), регуляторы иммунного
ответа. Также у этих животных усилилась аутофагия — процесс, при котором клетки
очищаются от повреждённых частей и белков», — сказала Мария Тихонова.
Противоопухолевые
эффекты антоциановой зерновой диеты (Антоцианы+): доля животных с метастазами
(А), продукция цитокина LIF в плазме крови (Б) и пролиферация перевиваемой
метастазирующей опухоли аденокарциномы лёгких Льюис (В) у испытуемых животных
Ранее
учёные проводили исследование диеты с повышенным содержанием
антоцианов на моделях нейродегенеративных заболеваний Альцгеймера и Паркинсона.
На антоциановой диете у животных улучшились показатели рабочей пространственной
памяти, тормозилось снижение способности к обучению, активировались процессы
восстановления нейронов.
«Этот проект мы
завершили, но наши результаты по эффектам зерновой диеты с повышенным
содержанием антоцианов уже вызвали интерес мировой научной общественности.
Такие работы будут продолжаться дальше. В ФИЦ ИЦиГ СО РАН уже делали
экспериментальный хлеб из пшеницы с антоцианами и разработали технологию
ускоренной селекции новых сортов пшеницы, зерно которых обогащено этими
полезными веществами. На основе технологии, разработанной в ФИЦ ИЦиГ СО РАН,
омские селекционеры недавно создали коммерческий сорт „ЭФ 22“, который уже
выращивается в Сибири. Можно ожидать, что продукты из антоциановой пшеницы
будут внедрены через какое-то время в нашу пищевую промышленность как
функциональное питание», — прокомментировала Мария Тихонова.
Исследование
проведено в рамках проекта, поддержанного грантом РНФ № 16-14-00086.
Руководитель — профессор РАН доктор биологических наук Елена Константиновна Хлёсткина.
Текст: Полина
Щербакова.
Источник: «Наука в Сибири».