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根據(jù)麻省理工學(xué)院（MIT）生物學(xué)家的一項(xiàng)最新研究，衰老相關(guān)的干細(xì)胞功能喪失可以通過24小時(shí)短暫禁食（24-hour fast）得到逆轉(zhuǎn)。研究人員發(fā)現(xiàn)，禁食顯著提高了干細(xì)胞再生能力，無論老年還是幼年小鼠效果一樣。

禁食過程中，細(xì)胞開始分解脂肪酸而不是葡萄糖，這種改變刺激干細(xì)胞變得更具再生活性。更厲害的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，可以用藥激活相同代謝開關(guān)促進(jìn)再生。據(jù)研究人員稱，這種干預(yù)手段有助于老年人的胃腸感染或接受化療的癌癥患者康復(fù)。

“斷食（fasting）對(duì)腸道具有許多影響，包括促進(jìn)再生和改善感染或癌癥等腸道疾病，”MIT生物學(xué)助理教授、Koch綜合癌癥研究所成員、本文通訊作者之一Omer Yilmaz說?！拔覍?shí)驗(yàn)室的主要研究目標(biāo)是了解斷食（空腹）從整體（包括成人腸道干細(xì)胞再生、修復(fù)和老化）改善健康的背后機(jī)理?！?/p>

MIT生物學(xué)教授、Whitehead生物醫(yī)學(xué)研究所成員David Sabatini是本文的共同通訊作者，這篇文章發(fā)表于最新出版的《Cell Stem Cell》，文章一作是Whitehead研究所的博后學(xué)者M(jìn)aria Mihaylova和Koch研究所的華人博后學(xué)者Chia-Wei Cheng。

文章發(fā)現(xiàn)了禁食引起的腸道干細(xì)胞代謝轉(zhuǎn)換（從利用碳水化合物到燃燒脂肪），Sabatini說，有意思的是，脂肪酸氧化顯著增強(qiáng)了細(xì)胞的功能，這一途徑的發(fā)現(xiàn)將為靶向治療提供機(jī)遇，從而改善衰老相關(guān)組織穩(wěn)態(tài)。

啟動(dòng)再生

幾十年來，科學(xué)家們?cè)缫阎赖蜔崃繑z入有益人類和其他生物延長壽命。Yilmaz等人關(guān)注的焦點(diǎn)在于在分子水平上探索禁食對(duì)腸道的影響。

腸干細(xì)胞負(fù)責(zé)維持腸道內(nèi)襯更新（通常每五天更新一次）。當(dāng)發(fā)生損傷或感染時(shí)，干細(xì)胞是腸道修復(fù)能力的關(guān)鍵。隨著年齡增長，腸干細(xì)胞再生能力下降，損傷后所需的修復(fù)時(shí)間延長。

“在這項(xiàng)研究中，我們調(diào)查了24小時(shí)短時(shí)禁食對(duì)腸干細(xì)胞的影響，”Yilmaz說。

小鼠禁食24小時(shí)后，研究人員將其腸道干細(xì)胞分離出來，在培養(yǎng)皿中將其發(fā)育為“腸類器官（organoids）”。研究人員發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷短時(shí)間禁食的小鼠的干細(xì)胞再生能力比正常進(jìn)食小鼠增加了一倍。

正常小鼠腸干細(xì)胞培育的類器官（左）；禁食24小時(shí)小鼠腸干細(xì)胞生成了更多堅(jiān)實(shí)的腸類器官（右）

“很明顯，禁食賦予腸道隱窩形成更多類器官的能力，這項(xiàng)能力由內(nèi)部的干細(xì)胞驅(qū)動(dòng)，”Mihaylova說?！拔覀?cè)谀贻p小鼠和老年小鼠身上觀察到了相同效果，于是，我們想了解驅(qū)動(dòng)干細(xì)胞的分子機(jī)制?！?/p>

代謝開關(guān)

通過對(duì)禁食小鼠干細(xì)胞進(jìn)行mRNA測(cè)序，研究發(fā)現(xiàn)，禁食誘導(dǎo)細(xì)胞代謝轉(zhuǎn)變，從原本的消耗葡萄糖轉(zhuǎn)為代謝脂肪酸，激活這種轉(zhuǎn)變的開關(guān)是轉(zhuǎn)錄因子PPARs，它啟動(dòng)了許多涉及脂肪酸代謝的基因。

研究人員發(fā)現(xiàn)，關(guān)閉這條途徑，禁食就無法促進(jìn)再生。他們現(xiàn)在正計(jì)劃研究該代謝開關(guān)如何刺激干細(xì)胞來增強(qiáng)它們的再生能力。

比較令人欣喜的是，研究人員發(fā)現(xiàn)一種分子能模仿PPARs效應(yīng)，在小鼠體內(nèi)重現(xiàn)禁食的有益效果?！斑@非常令人驚訝，”Cheng說。“僅僅激活一個(gè)代謝途徑就足以逆轉(zhuǎn)某些衰老相關(guān)表型?！?/p>

研究結(jié)果表明，不需要禁食（畢竟這對(duì)大多數(shù)人來說不太現(xiàn)實(shí)），藥物治療也可以刺激再生。一個(gè)可從這項(xiàng)研究中獲益的群體是接受化療的癌癥患者，因?yàn)椋熗ǔ?huì)對(duì)患者的腸道細(xì)胞造成傷害。此外，它將幫助經(jīng)歷腸道感染或其他胃腸病的老年人改善生活質(zhì)量。

研究人員計(jì)劃深入探索這種療法的潛在功效，他們也希望繼續(xù)研究禁食是否會(huì)對(duì)其他人體組織干細(xì)胞再生產(chǎn)生積極影響。