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».