研究發現空腹促進幹細胞的再生能力

隨著人們年齡的增長，他們的腸道幹細胞開始喪失再生能力。這些幹細胞是所有新腸細胞的來源，因此這種下降可能使得從胃腸道感染或影響腸道的其他疾病中恢復更加困難。

根據麻省理工學院生物學家的一項新研究，這種年齡相關的幹細胞功能喪失可以通過24小時的快速恢復。研究人員發現，禁食能夠顯著提高老齡和年輕小鼠的幹細胞再生能力。

在禁食小鼠中，細胞開始分解脂肪酸而不是葡萄糖，這種變化刺激幹細胞變得更加再生。研究人員發現，他們還可以通過激活相同代謝開關的分子促進再生。研究人員說，這樣的干預可能有助於老年人從GI感染或接受化療的癌症患者中恢復。

「禁食在腸道中有許多作用，包括促進再生以及在任何類型的疾病如感染或癌症等疾病中的潛在用途，」麻省理工學院生物學助理教授Omer Yilmaz說。科赫綜合癌症研究所，以及該研究的高級作者之一。「了解禁食如何改善整體健康狀況，包括成體幹細胞在腸道再生，修復和衰老中的作用，這是我實驗室的根本利益。」

麻省理工學院生物學教授，懷特黑德生物醫學研究所成員戴維薩巴蒂尼也是該論文的高級作者，該論文出現在5月3日的「 細胞幹細胞」雜誌上。

Sababini說：「這項研究提供了證據表明禁食誘導腸道幹細胞的代謝開關，從利用碳水化合物到燃燒脂肪。」 「有趣的是，將這些細胞轉變為脂肪酸氧化可顯著增強其功能，該途徑的藥理學靶向可能為改善年齡相關病變中的組織穩態提供治療機會。」

該論文的主要作者是懷特黑德研究所博士後瑪麗亞Mihaylova和科赫研究所博士後鄭嘉偉。

促進再生

數十年來，科學家們已經知道低熱量攝入與人類和其他生物的壽命延長有關。耶爾馬茲和他的同事有興趣探索空腹在分子水平上，特別是在腸道中的作用。

腸道幹細胞負責維持腸道內層，通常每五天更新一次。當發生損傷或感染時，幹細胞是修復任何損傷的關鍵。隨著年齡的增長，這些腸道幹細胞的再生能力下降，因此腸道恢復需要更長的時間。

「腸道幹細胞是腸道的主要動力，可產生更多的幹細胞和腸道內各種分化細胞類型。值得注意的是，在衰老過程中，腸道幹細胞功能下降，這會損害腸道修復自身的能力在損壞後，「耶爾馬茲說。「在這一系列的調查中，我們重點了解24小時快速增強年輕和老年腸道幹細胞的功能。」

小鼠禁食24小時後，研究人員將腸道幹細胞移出並在培養皿中生長，使他們能夠確定細胞是否會產生被稱為類風濕菌的「小腸」。

研究人員發現，禁食小鼠的幹細胞使其再生能力增加了一倍。

Mihaylova說：「禁食對腸腺隱窩形成更多類器官的能力影響非常明顯，這是幹細胞驅動的。「這是我們在年輕小鼠和老年小鼠中都看到的，我們真的很想了解推動這一過程的分子機制。」

代謝開關

包括對禁食小鼠的幹細胞的信使RNA進行測序的進一步研究揭示，禁食誘導細胞從它們通常的代謝轉換，所述代謝將碳水化合物如糖類燃燒為代謝脂肪酸。這種轉換通過稱為PPAR的轉錄因子的激活而發生，其開啟了參與代謝脂肪酸的許多基因。

研究人員發現，如果他們關閉這條路，禁食不能再促進再生。他們現在計劃研究這種代謝開關如何激發乾細胞來提高其再生能力。

他們還發現，通過用模擬PPARs作用的分子治療小鼠，它們可以重現禁食的有益作用。「這也非常令人驚訝，」鄭說。「只要激活一種代謝途徑就足以逆轉某些年齡表型。」

研究結果表明，藥物治療可以刺激再生，而不需要患者禁食，這對大多數人來說是困難的。一個可以從這種治療中受益的組是接受化療的癌症患者，這經常傷害腸細胞。它也可以使那些經歷腸道感染或其他胃腸疾病的老年人受益，這些疾病會損害腸道內層。

研究人員計劃探索這些治療的潛在效果，他們也希望研究禁食是否會影響其他類型組織中幹細胞的再生能力。

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