隨著年齡的增長，人的腸道干細胞開始失去再生能力。這些干細胞是所有新腸道細胞的來源，因此這種再生能力的下降可能會使胃腸道感染或其他影響腸道的疾病更難恢復。

根據麻省理工學院研究人員的一項新研究，這種與年齡相關的腸道干細胞功能喪失可以通過24小時禁食來逆轉。他們發現，禁食顯著提高了老年小鼠和年輕小鼠腸道干細胞的再生能力。相關研究成果于2018年5月3日發表在《細胞干細胞》雜志上，標題為《無家可歸和衰老期間禁食激活脂肪酸氧化增強強化干細胞功能》。這篇論文的作者是麻省理工學院的大衛m薩巴蒂尼和默h伊爾馬斯。這篇論文的第一作者是麻省理工學院的瑪麗亞米哈依洛娃和基亞-成衛。

圖片來自細胞干細胞，doi:10.1016/。

在禁食的小鼠中，細胞開始分解脂肪酸而不是葡萄糖，這種變化增強了腸道干細胞的再生能力。這些研究人員發現，他們還可以使用一種激活相同代謝開關的分子來促進再生。這些研究人員表示，這種干預可能有助于老年人從胃腸道感染中恢復，或有利于接受化療的癌癥患者。

伊爾馬斯說，“禁食對腸道有許多影響，包括促進再生，并有可能被用于治療任何影響腸道的疾病，如感染或癌癥。”

了解禁食如何改善整體健康，包括成人干細胞在腸道再生、修復和衰老中的作用，是我實驗室的基本研究目標。"

薩巴比尼說，“這項研究提供了證據，表明禁食激活了腸道干細胞中的一個代謝開關，使它們從利用碳水化合物切換到燃燒脂肪。有趣的是，將這些干細胞轉換為脂肪酸氧化可以顯著增強其功能。針對這一途徑的藥物可能為改善年齡相關疾病的組織穩態提供治療機會。”

促進再生

幾十年來，科學家們已經知道低熱量攝入與人類和其他生物的壽命有關。伊爾馬斯和他的同事們有興趣在分子水平上探索它的作用(特別是在腸道中)。

腸道干細胞負責維護腸道內層(通常每5天自我更新一次)。當損傷或感染發生時，腸道干細胞是修復任何損傷的關鍵。隨著年齡的增長，這些腸道干細胞的再生能力下降，所以腸道需要更長的時間才能恢復。

伊爾馬斯說，“腸道干細胞是腸道的主力軍，它可以在腸道中產生更多的干細胞和各種類型的分化細胞。值得注意的是，在衰老過程中，腸道干細胞功能下降，會破壞腸道受損后自我修復的能力。在這項研究中，我們重點了解了24小時禁食如何增強年輕和衰老腸道干細胞的功能。”

在小鼠禁食24小時后，這些研究人員取出腸道干細胞，在培養皿中培養，讓他們確定這些干細胞是否可以產生被稱為器官樣的“迷你腸道”。

這些研究人員發現，禁食小鼠腸道干細胞的再生能力增加了一倍。

米哈伊洛娃說，“禁食對腸隱窩形成更多種類器官的能力的影響非常明顯，其中腸隱窩形成器官是由腸干細胞驅動的。這是我們在年輕和年老的老鼠身上都能觀察到的結果。我們非常想了解驅動這一過程的分子機制。”

代謝開關

進一步的研究(包括對來自禁食小鼠的腸干細胞中的mRNA進行測序)顯示，禁食誘導腸干細胞從其通常的燃燒碳水化合物(如糖)的代謝轉變為代謝脂肪酸。這種轉化是通過激活一種叫做PPAR的轉錄因子來實現的，這種轉錄因子開啟了許多參與脂肪酸代謝的基因。

這些研究人員發現，如果他們關閉這一代謝途徑，那么禁食將不再促進再生。現在他們計劃研究這種代謝開關如何促進腸道干細胞提高自身的再生能力。

他們還發現，通過用模擬PPAR效應的分子治療小鼠，他們可以重現禁食的有益效果。程說，“這也很令人吃驚。僅激活一種代謝途徑就足以逆轉一些age表型。”

這些結果表明，藥物治療可以在不禁食的情況下促進再生。畢竟，禁食對大多數人來說是困難的。可能從這種治療中受益的人是接受化療的癌癥患者，因為化療往往會損害腸道細胞。它還可能有益于患有腸道感染或其他胃腸道疾病的老年人，這些疾病可能會損害腸道內壁。

這些研究人員計劃探索這些治療方法的潛在效果，他們還希望研究禁食是否會影響其他組織中干細胞的再生能力。

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