随着人们年龄的增长，他们的肠道干细胞开始失去再生能力。这些干细胞是所有新肠细胞的来源，因此这种下降可能使从胃肠道感染或其他影响肠道的病症中恢复更加困难。

根据麻省理工学院生物学家的一项新研究，这种与年龄相关的干细胞功能丧失可以通过24小时禁食来逆转。研究人员发现，禁食可显着提高干细胞在老龄和幼鼠体内的再生能力。

在禁食小鼠中，细胞开始分解脂肪酸而不是葡萄糖，这种变化刺激干细胞变得更加可再生。研究人员发现，它们还可以通过激活同一代谢开关的分子促进再生。研究人员说，这种干预可能有助于老年人从胃肠道感染或接受化疗的癌症患者中恢复过来。

“禁食在肠道中有许多作用，包括促进再生以及任何类型的疾病侵袭肠道的潜在用途，如感染或癌症，”麻省理工学院生物学助理教授，成员之一的Omer Yilmaz说。科赫综合癌症研究所，该研究的高级作者之一。“了解禁食如何改善整体健康，包括成体干细胞在肠道再生，修复和衰老中的作用，是我实验室的根本利益。”

David Sabatini，麻省理工学院生物学教授，白石研究所成员生物医学研究和科赫研究所也是该论文的高级作者，该论文发表在5月3日的“细胞干细胞”杂志上。

“这项研究提供的证据表明，禁食导致肠道干细胞代谢转换，从利用碳水化合物到燃烧脂肪，”Sabatini说。“有趣的是，将这些细胞转换为脂肪酸氧化显着增强了它们的功能。该途径的药理学靶向可以提供改善年龄相关病理组织稳态的治疗机会。“

该论文的主要作者是Whitehead Institute postdoc Maria Mihaylova和Koch Institute postdoc Chia-Wei Cheng。促进再生

几十年来，科学家们已经知道低热量摄入与人类和其他生物体的长寿有关。耶尔马兹和他的同事们有兴趣探索禁食如何在分子水平上发挥其作用，特别是在肠道中。

肠干细胞负责维持肠道内壁，通常每五天更新一次。当发生损伤或感染时，干细胞是修复任何损伤的关键。随着人们年龄的增长，这些肠道干细胞的再生能力下降，因此肠道恢复需要更长的时间。

“肠道干细胞是肠道的主力，可以产生更多的干细胞和肠道的各种分化细胞类型。值得注意的是，在衰老期间，肠干功能下降，这损害了肠道在损伤后自我修复的能力，“耶尔马兹说。“在这一系列研究中，我们专注于了解24小时快速如何增强年轻和老年人肠道干细胞的功能。”

在小鼠禁食24小时后，研究人员将肠干细胞移除并在培养皿中培养，允许他们确定细胞是否可以产生称为类器官的“小肠”。

研究人员发现禁食小鼠的干细胞使其再生能力增加了一倍。

“非常明显的是，禁食对肠道隐窝形成更多类器官的能力产生了巨大影响，这是由干细胞驱动的，”Mihaylova说。“这是我们在年轻老鼠和老年小鼠身上看到的东西，我们真的想了解驱动它的分子机制。”

代谢转换

进一步研究，包括对禁食小鼠干细胞信使RNA进行测序，揭示禁食诱导细胞从通常的代谢转换为代谢脂肪酸，这些代谢会燃烧碳水化合物等碳水化合物。这种转换通过称为PPARs的转录因子的激活而发生，其转化了许多参与代谢脂肪酸的基因。

研究人员发现，如果他们关闭这条通路，禁食就不再能促进再生。他们现在计划研究这种代谢转换如何激发干细胞增强其再生能力。

他们还发现，通过用模仿PPARs效应的分子治疗小鼠，他们可以重现禁食的有益效果。“这也是非常令人惊讶的，”程说。“只需激活一种代谢途径足以逆转某些年龄表型。”

犹他大学医学院生物化学教授Jared Rutter称这些研究结果“有趣且重要”。

“这篇论文表明，禁食会导致这个器官中的干细胞发生代谢变化，从而改变它们的行为，从而促进更多的细胞分裂。在一系列精美的实验中，作者通过在没有禁食的情况下引起这些代谢变化来破坏系统并看到类似的效果，“Rutter说，他没有参与这项研究。“这项工作适合快速发展的领域，这表明营养和新陈代谢对细胞的行为有深远的影响，这可能导致人类疾病。”

研究结果表明，药物治疗可以刺激再生，而不需要患者禁食，这对大多数人来说很难。可以从这种治疗中受益的一组是接受化疗的癌症患者，其经常伤害肠细胞。它也可能使患有肠道感染或其他可能损害肠道内层的肠道疾病的老年人受益。