Nature Metabolism封面论文揭示不健康饮食引起的肠道干细胞功能改变导致肥胖和前驱糖尿病机制

2021年11月20日讯/生物谷BIOON/---肠道对于维持我们的能量平衡至关重要，它是对营养平衡的变化做出快速反应的高手。它在肠道细胞的帮助下设法做到这一点，而这些肠道细胞主要负责吸收食物成分或分泌激素。在成年人类中，肠道细胞每五到七天就会再生一次。肠道干细胞不断更新和产生所有类型的肠道细胞的能力对于这种消化系统的天然适应性至关重要。然而，长期的高糖和高脂肪饮食破坏了这种适应性，并可能导致肥胖、2型糖尿病和胃肠道癌症的产生。

在一项新的研究中，来自德国亥姆霍兹慕尼黑中心、慕尼黑工业大学和德国糖尿病研究中心的研究人员猜测肠道干细胞在这种适应不良中发挥了特殊作用。通过使用一种小鼠模型，他们研究了高糖和高脂肪饮食的影响，并与对照组进行了比较。相关研究结果近期发表在Nature Metabolism期刊上，论文标题为“Diet-induced alteration of intestinal stem cell function underlies obesity and prediabetes in mice”。论文通讯作者为亥姆霍兹慕尼黑中心的Heiko Lickert、Anika Böttcher和Fabian J. Theis。

从高卡路里饮食到胃肠癌风险增加

Böttcher说，“我们注意到的第一件事是，在高卡路里饮食中，小肠的体积大大增加。与亥姆霍兹慕尼黑中心的Fabian Theis计算生物学家团队一起，我们随后对来自喂食对照饮食的小鼠和喂食高脂肪/高糖饮食的小鼠的27000个肠道细胞进行了分析。利用新的机器学习技术，我们因此发现，在喂食不健康饮食的小鼠中，肠道干细胞的分裂和分化速度明显加快。” 这些作者猜测，这是由于相关信号通路的上调，而已知该信号通路与许多癌症中的肿瘤生长加速有关。Böttcher说，“这可能是一个重要的环节：饮食影响代谢信号传导，导致肠道干细胞过度生长，最终导致胃肠道癌症风险增加。”

高糖和高脂肪饮食改变了肠道干细胞的谱系分配，改变了细胞的区域特性。图片来自Nature Metabolism, 2021, doi:10.1038/s42255-021-00458-9。

在这种高分辨率技术的帮助下，这些作者还能够研究肠道中罕见的细胞类型，例如，分泌激素的细胞。在他们的发现中，他们能够发现不健康的饮食会导致肠道中产生血清素的细胞减少。这可导致肠道惰性（intestinal inertia, 它是糖尿病的一种典型症状）或食欲增加。此外，这项新的研究表明，这些吸收饮食中营养物的肠道细胞适应高脂肪饮食，它们的功能增加，从而直接促进体重增加，最终导致肥胖和前驱糖尿病（prediabetes）。前驱糖尿病是指在患有高血糖症和低血糖症的患者中存在的葡萄糖代谢障碍，但其并未达到标准的 II 型糖尿病的诊断标准。

非侵入性疗法的重要基础研究

这项研究的重要发现使人们对与高卡路里饮食有关的疾病机制有了新的认识。Lickert在总结他们的研究结果时说，“我们的发现对于开发替代性非侵入性疗法具有至关重要的意义。”

迄今为止，还没有药物方法可以预防、阻止或逆转肥胖和糖尿病。只有减肥手术能使体重永久减轻，甚至能导致糖尿病的缓解。然而，这些手术是侵入性的，不可逆的，而且对医疗系统来说成本很高。新的非侵入性疗法可通过有针对性地调节血清素水平，在激素水平上实现。这些作者将在随后的研究中检查这种方法和其他方法。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Alexandra Aliluev et al. Diet-induced alteration of intestinal stem cell function underlies obesity and prediabetes in mice. Nature Metabolism, 2021, doi:10.1038/s42255-021-00458-9.