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众所周知,限制热量可以延长大多数研究动物的寿命和健康寿命。研究还表明,限制热量饮食的动物一般也能在受伤后再生组织损伤。

限制热量可促进组织再生

一个新的学习长实验室宾夕法尼亚大学已经确定了导致肠组织再生能力增强的实际细胞[1]。研究人员发现,当一只食用限制卡路里饮食的老鼠暴露在辐射下时,一种被称为储备干细胞的特殊类型的干细胞能够存活并迅速修复肠道组织。

许多研究表明热量限制,虽然不愉快,可以改善健康状况,降低患糖尿病的风险,心脏病发作,以及其他一些与年龄有关的疾病。研究还表明,限制热量可以使动物更有效地再生受伤的组织。

然而,热量限制的影响真的是无可争议的,考虑到支持数据的数量。尚不清楚的是观察到的健康益处的分子和细胞基础。

有人提出限制热量的作用,并通过影响干细胞的活性来增加组织修复。这些是组织内的干细胞,它们转变成其自身组织的各种细胞类型。研究小组先前研究了肠道中的一些干细胞如何抵抗DNA损伤,以及热量限制可能影响这些干细胞抵抗损伤的原因。

他们回顾了最近的研究,研究了热量限制对这种组织中常见的活跃肠干细胞的影响。这些活跃的干细胞是组织的工作载体,创造了这种环境下所需的细胞的高周转率,但它们也很容易被辐射破坏。研究人员,因此,感觉不太可能是肠干细胞导致了热量限制引起的再生增加。

保留干细胞以拯救

他们的注意力转移到了另一种在肠道组织中发现的干细胞上,后备干细胞。在之前的研究中,研究小组已经证明,这些特殊的干细胞通常处于休眠状态,并能很好地防止辐射和类似的损伤,比如化疗。他们发现,当严重损伤杀死组织中的活跃干细胞时,这些休眠干细胞会被激活;一旦发生这种情况,储备干细胞进入高速运转,开始修复组织。所以,研究人员提出,这些细胞是热量限制的再生效应的原因。

为了测试这个,研究小组观察了这些特殊的肠道干细胞对小鼠热量限制的反应,以及当受到辐射的伤害时。

给老鼠的饮食比正常饮食低40%的热量;研究人员发现储备干细胞在变得越来越活跃后,其比例增加了5倍。此外,研究小组发现,有选择性地从老鼠身上移除这些细胞,会使它们在肠道组织中的再生能力减半。这表明储备干细胞在组织修复和再生中起着关键作用,热量限制可以提高它们的活性。

下一步,研究人员仔细研究了这些细胞的确切作用机制,这样做,他们比较了正常小鼠和热量受限小鼠的基因表达。他们发现储备干细胞抑制了已知由营养感应复合物mtor(雷帕霉素的哺乳动物靶点)调节的各种途径。

mtor途径是控制新陈代谢的四种途径之一,已知会影响衰老;这是一部分放松管制的营养感应,衰老的标志。其他的研究表明,激活mtor可以动员休眠的干细胞,这是组织再生所需要的,因为它起到了唤醒的作用。

研究人员发现储备干细胞的mtor活性较低,在限制热量摄入的过程中,温度甚至更低。也,较低的mtor活性与较好的抗损伤能力相关。然而,如果受伤后组织需要再生,储备干细胞需要mtor。奇怪的是,他们发现受伤后,限制热量的小鼠比对照小鼠更能激活mTor。

这表明,即使mtor最初被储备干细胞抑制,它也更容易在热量限制小鼠受伤后被激活。为什么会这样还不清楚,但研究人员打算在后续研究中找到答案。

最后,研究小组测试了亮氨酸,一种激活mtor的氨基酸,雷帕霉素,一种已知能抑制mtor活性的药物。他们想知道mtor是否调节储备干细胞的活性,发现暴露于亮氨酸时干细胞增殖,暴露于雷帕霉素时被抑制。

研究人员发现,一方面,亮氨酸使储备干细胞更容易受到辐射损伤,并且在辐射损伤后不太可能再生组织损伤。另一方面,他们发现雷帕霉素通过使后备干细胞休眠来保护它们免受辐射。

这里的mtor路径及其看似矛盾的作用构成了一个有趣的谜团,作为他们的下一步,研究人员计划超越营养感应,看看什么样的信号分子可以促进储备干细胞的活化。似乎保持较低的mtor水平可以延长寿命,但在保持低水平和在受伤时需要表达之间有一个很好的平衡。

一句警告

应该指出这个实验是在老鼠身上进行的,但是健康方面的好处似乎确实可以转化为人类,各种研究表明。不幸的是,虽然在限制热量摄入的情况下,老鼠确实活得更长,这种寿命的增长在人类身上是看不到的。

广义地说,限制热量对人体有益,所以还是值得考虑的,其他研究表明,这种改善的再生在其他组织中也有发现。还有一些人可能认为雷帕霉素可能是一种吃蛋糕的方法。

然而,我们在这里应该谨慎。雷帕霉素不能替代热量限制,由于其作用是持久的,并将继续阻止干细胞在损伤后的活化;这会导致组织再生不良,由于储备干细胞不能有效地动员。尽管雷帕霉素和热量限制确实有一些共同的目标,它们不一样。

像雷帕霉素,热量限制确实抑制了mtor,但是,如实验所示,作为对伤害的反应很容易逆转。雷帕霉素不是这样的,它留在系统中,并继续抑制mTOR,无论损伤如何,从而减少组织再生。

结论

对不起的,乡亲们;暂时,没有药丸可以模拟热量限制的效果,所以如果你想要健康福利,减少卡路里是目前唯一的方法。

文学类

〔1〕Yousefi M,朗纳C(2018)。热量限制通过储备干细胞中mtorc1的细胞自主调节来控制肠上皮的再生。干细胞报告10.1016/j.stemcr.2018.01.026

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关于作者
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史蒂夫·希尔

作为科学作家和健康长寿的忠实倡导者,以及促进长寿的技术,Steve为社区提供了数百篇教育文章,访谈,播客,帮助公众更好地了解老龄化及其动态变化的方法。他的资料可以在H+杂志上找到,长寿记者,今日心理学与奇点博客。他是这本书的合著者。预防所有人老化”—大众探索循证方法延长健康生活的指南(出版)。
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