麻省理工学院
麻省理工学院的一项新研究表明，富含氨基酸半胱氨酸的饮食可能对小肠具有再生效果。研究人员发现，这种氨基酸可以激活一种免疫信号通路，帮助干细胞再生新的肠道组织。
这种增强的再生能力可能有助于治愈放射治疗中常见的辐射损伤，这些损伤经常发生在接受癌症放射治疗的患者身上。该研究是在小鼠身上进行的，但如果未来的研究在人类身上显示出类似的结果，那么通过饮食或补充剂提供更高量的半胱氨酸，可能提供一种帮助受损组织更快愈合的新策略。
"研究表明，如果我们给这些患者提供富含半胱氨酸的饮食或半胱氨酸补充剂，或许可以减轻一些化疗或辐射引起的损伤，"麻省理工学院干细胞计划主任、MIT生物学副教授兼MIT科赫综合癌症研究所成员Omer Yilmaz表示，"这里的美妙之处在于，我们没有使用合成分子；我们是在利用一种天然的膳食化合物。"
虽然之前的研究表明某些类型的饮食，包括低热量饮食，可以增强肠道干细胞活性，但这项新研究是第一个确定单一营养素可以帮助肠细胞再生的研究。
Yilmaz是今天发表在《自然》杂志上的这项研究的资深作者。科赫研究所博士后Fangtao Chi是该论文的主要作者。
促进再生
众所周知，饮食可以影响整体健康：高脂肪饮食可能导致肥胖、糖尿病和其他健康问题，而低热量饮食已被证明可以延长许多物种的寿命。近年来，Yilmaz的实验室研究了不同类型的饮食如何影响干细胞再生，并发现高脂肪饮食以及短期禁食可以通过不同方式增强干细胞活性。
"我们知道宏观饮食如高糖饮食、高脂肪饮食和低热量饮食对健康有明显影响。但在微观层面上，我们对单个营养素如何影响干细胞命运决定以及组织功能和整体组织健康知之甚少，"Yilmaz表示。
在他们的新研究中，研究人员开始给小鼠喂食20种不同氨基酸（蛋白质的构建块）中的一种含量高的饮食。对于每组，他们测量了饮食对肠道干细胞再生的影响。在这些氨基酸中，半胱氨酸对干细胞和祖细胞（分化为成年肠细胞的未成熟细胞）的影响最为显著。
进一步研究表明，半胱氨酸启动了一系列事件，导致称为CD8 T细胞的免疫细胞群体被激活。当肠道内膜中的细胞从消化食物中吸收半胱氨酸时，它们将其转化为CoA，这是一种释放到肠道粘膜内膜的辅因子。在那里，CD8 T细胞吸收CoA，这刺激它们开始增殖并产生一种称为IL-22的细胞因子。
IL-22是调节肠道干细胞再生的重要参与者，但直到现在，人们还不知道CD8 T细胞可以产生它来促进肠道干细胞。一旦被激活，这些释放IL-22的T细胞就准备好帮助对抗肠道内膜内可能发生的任何损伤。
"真正令人兴奋的是，给小鼠喂食富含半胱氨酸的饮食会导致我们通常不与IL-22产生和肠道干细胞调控相关联的免疫细胞群体扩张，"Yilmaz表示，"在富含半胱氨酸的饮食中，产生IL-22的细胞池增加，特别是CD8 T细胞部分。"
这些T细胞倾向于在肠道内膜内聚集，因此在需要时已经就位。研究人员发现，CD8 T细胞的刺激主要发生在小肠，而不是消化道的其他部分，他们认为这是因为我们消耗的大部分蛋白质是由小肠吸收的。
治愈肠道
在这项研究中，研究人员表明，由富含半胱氨酸的饮食刺激的再生可以帮助修复对肠道内膜的辐射损伤。此外，在尚未发表的工作中，他们表明高半胱氨酸饮食在使用一种名为5-氟尿嘧啶的化疗药物治疗后具有再生效果。这种用于治疗结肠癌和胰腺癌的药物也可能损伤肠道内膜。
半胱氨酸存在于许多高蛋白食物中，包括肉类、乳制品、豆类和坚果。身体也可以通过将氨基酸蛋氨酸转化为半胱氨酸来合成自己的半胱氨酸——这一过程在肝脏中进行。然而，肝脏产生的半胱氨酸分布在整个身体中，并不会像通过饮食摄入半胱氨酸那样在小肠中积累。
"通过我们的高半胱氨酸饮食，肠道是第一个看到高量半胱氨酸的地方，"Chi表示。
半胱氨酸之前已被证明具有抗氧化作用，这也是有益的，但这项研究是第一个证明其对肠道干细胞再生效果的研究。研究人员现在希望研究它是否也可能帮助其他类型的干细胞再生新组织。在一项正在进行的研究中，他们正在研究半胱氨酸是否可能刺激毛囊再生。
他们还计划进一步研究一些似乎影响干细胞再生的其他氨基酸。
"我认为我们将发现多种新机制，了解这些氨基酸如何调节小肠和结肠中的细胞命运决定和肠道健康，"Yilmaz表示。
该研究部分由美国国立卫生研究院、V基金会、Kathy和Curt Marble癌症研究奖、科赫研究所-达纳-法伯/哈佛癌症中心桥梁项目、美国衰老研究联合会、麻省理工学院干细胞计划以及美国国家癌症研究所的科赫研究所支持(核心)拨款资助。
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