科學家發現恢復老化腸道乾細胞群的方法

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每隔幾天，腸內壁的細胞就會更新一次，如此快的更新速度依賴於健康的腸道乾細胞群。近日，來自美國麻省理工學院（MIT）和東京大學的研究人員發現，衰老會對腸道乾細胞造成影響，並導致對胃腸道疾病的易感性增加。他們可以通過用一種有助於增加腸道乾細胞數量的化合物治療老年小鼠來逆轉這種效應。該化合物能夠增加腸道乾細胞的數量。

MIT的生物學家們發現，衰老小鼠的腸道乾細胞群會減少（右圖）。編碼與腸道乾細胞相關蛋白質的信使RNA以黑色標記。圖片來源：MIT

這項研究表明，這種化合物似乎可以刺激一種涉及長壽相關蛋白質（稱為sirtuins）的途徑，以幫助保護腸道免受與年齡相關的損害。該研究近日已發表在《Aging Cell》上。MIT生物學教授Leonard Guarente與東京大學教授Toshimasa Yamauchi為通訊作者。

Guarente教授說：「衰老帶來的問題之一是器官功能障礙，並伴有乾細胞活性下降。因此，這項發現對於延緩或逆轉衰老來說是非常有用的潛在乾預點。」

Guarente的實驗室長期以來一直在研究衰老和sirtuins之間的聯繫，sirtuins是一種幾乎在所有動物體內都存在的蛋白質，已被證明具有防止衰老影響的作用，它可以通過限制熱量來刺激。

在2016年發表的一篇論文中，Guarente與Igarashi發現，低熱量飲食會激活小鼠腸道乾細胞中的sirtuins，從而幫助細胞增殖。在這項新研究中，他們開始研究衰老是否會導致乾細胞數量減少，以及這種減少是否可以逆轉。

通過比較年輕（3至5個月）和老年（2年以上）小鼠，研究人員發現腸道乾細胞數量確實會隨著年齡增長而減少。此外，當這些乾細胞被從小鼠體內分離並在培養皿中生長時，與年輕小鼠的乾細胞相比，這些乾細胞生成腸類器官的能力降低。研究人員還發現老年小鼠乾細胞中的sirtuin水準降低。

圖片來源：《Aging Cell》

在確定了衰老的影響後，研究人員接下來嘗試用煙醯胺核糖(NR)的化合物來逆轉這種影響。NR是輔酶（NAD+）的前體，NAD是一種激活sirtuin SIRT1的輔酶。他們發現，經過六周飲用含NR的水後，老年小鼠的腸道乾細胞水準恢復正常，而且這些細胞能像年輕小鼠的乾細胞一樣生成類器官。

為了確定這種乾細胞促進作用是否真的對健康有益，研究人員對接受NR治療的老年小鼠使用一種通常會誘髮結腸炎的化合物。他們發現NR可以保護小鼠免受炎症和組織損傷，而炎症和組織損傷通常是由這種化合物在老年動物體內產生的。

Guarente認為NR很可能是通過他實驗室先前確定的一個途徑起作用，在該途徑中NAD+不僅刺激SIRT1，還會激活另一種名為mTORC1的基因，mTORC1可以刺激細胞中的蛋白質合成並幫助細胞增殖。

他說：「我們假設的是，老年小鼠體內的NAD+補充正在推動通過SIRT1和TOR發揮作用的生長途徑，以逆轉隨著年齡增長而出現的下降。」

研究結果表明，NAD+或許具備防治老年人腸道疾病的保護作用，比如結腸炎。Guarente團隊過去發現，NAD+前體還可以刺激老年小鼠血管和肌肉的生長，並增強其耐力，瑞典科學家在2016年的一項研究發現，提高NAD+有助於補充老年小鼠的肌肉干細胞群。

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