研究链接某些代谢物在肠道干细胞的功能

麻省理工学院的生物学家发现了一个意想不到的效果的生酮,或来自饮食:他们表明,高水平的酮体,分子由脂肪的分解,帮助肠道保持庞大的成体干细胞,这对于保持肠道粘膜健康是至关重要的。

研究人员还发现,肠道干细胞生产异常高水平的酮体即使没有高脂肪的饮食。这些酮体激活一个众所周知的信号通路称为缺口,这曾被证明有助于调节干细胞分化。

“酮体的第一个例子的代谢物指示在肠道干细胞的命运,“说俄梅珥Yilmaz,艾森和Chang职业发展生物学副教授和麻省理工学院的一个成员的科赫研究所综合癌症研究。“这些酮体,通常认为能源维护时期发挥重要作用的营养压力,使切口途径提高干细胞功能。酮体水平变化在不同营养状态或饮食使干细胞能够适应不同的生理机能。”

在老鼠的一项研究中,研究人员发现,生酮饮食给肠道干细胞再生刺激,让他们能更好地恢复肠道粘膜损伤,比老鼠的干细胞在正常饮食。

Yilmaz是这项研究的资深作者,发表在8月22日发行的细胞。麻省理工学院博士后Chia-Wei Cheng是论文的第一作者。

一个意想不到的作用

成体干细胞,它可以分化成许多不同的细胞类型,在人体组织。这些干细胞的肠道中尤为重要,因为肠道粘膜是每隔几天所取代。Yilmaz”实验室曾经证明禁食提高老年小鼠干细胞功能,高脂肪食物可以刺激肠道干细胞数量的快速增长。

在这项研究中,研究小组想要研究代谢的可能作用在肠道干细胞的功能。通过分析基因表达数据,发现几个酶参与生产的酮体肠道干细胞的更丰富的比其他类型的细胞。

食用高脂肪的食物时,细胞使用这些酶,将脂肪分解成酮体,身体可以使用燃料在缺乏碳水化合物。然而,由于这些酶是活跃在肠道干细胞,这些细胞具有异常高的酮体水平即使正常的饮食消费。

令他们吃惊的是,研究人员发现酮刺激Notch信号通路,这是关键调控干细胞受损组织再生等功能。

“肠道干细胞可以生成酮体,并使用它们来维持自己的具备干细胞通过微调电路的发展途径,控制细胞谱系和命运,”Cheng说。

在小鼠,研究人员表明,生酮饮食增强这种效果,和老鼠这样的饮食能够更好地重新生成新的肠道组织。当研究者给小鼠高糖饮食,他们看到了相反的效果:酮生产和干细胞功能均拒绝。

干细胞的功能

Yilmaz提出的研究有助于回答一些问题'以前的工作表明,空腹和高脂肪饮食提高肠道干细胞的功能。新的研究结果表明,刺激酮生成通过任何限制碳水化合物摄入量的饮食有助于促进干细胞增殖。

“酮体变得高度诱导肠期间的食品不足和保存的过程中起着重要的作用,提高干细胞活动,“Yilmaz说。“当食物不是现成的,它可能是肠道需要保持干细胞的功能,因此当营养成为了,你有一个非常活跃的干细胞池,可以继续增殖肠道细胞。”

研究结果表明生酮饮食,这将推动酮身体生产肠,可能有利于修复肠粘膜损伤,可发生在癌症患者接受放疗或化疗,Yilmaz说。

研究人员现在计划研究成体干细胞是否在其他类型的组织利用酮体来调节功能。另一个关键问题是ketone-induced干细胞活动可能导致癌症的发展,因为有证据表明,一些肠道肿瘤和其他组织出现干细胞。

“如果一个干预推动干细胞增殖,人口细胞作为某些肿瘤的起源,这种干预可以提高患癌症的风险吗?这是我们想知道的东西,”Yilmaz说。“这些角色酮体在肿瘤形成的早期步骤,可以推动这个途径太多,要么通过饮食或小分子模拟,影响癌症的形成?我们不知道这些问题的答案。”