麻省理工学院的一项新研究发现，富含氨基酸半胱氨酸的饮食可能对小肠具有再生作用。研究人员证实，这种氨基酸能够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或可修复放疗造成的损伤，这在癌症放疗患者中较为常见。该研究在小鼠模型中进行，但如果未来研究在人类中得到类似结果，那么通过饮食或补充剂提供高量半胱氨酸，或可成为加速受损组织愈合的新策略。
“研究表明，若为这些患者提供富含半胱氨酸的饮食或补充半胱氨酸，我们或许能减轻部分化疗或放疗引起的损伤，”麻省理工学院干细胞计划主任、生物学副教授兼科赫综合癌症研究所成员奥马尔·伊尔马兹（Omer Yilmaz）表示，“关键在于我们未使用合成分子，而是利用一种天然膳食成分。”
尽管先前研究显示某些饮食类型（包括低热量饮食）可增强肠道干细胞活性，但此项新研究是首个识别出单一营养素能有效促进肠道细胞再生的突破性发现。
伊尔马兹是这项发表于《自然》杂志研究的资深作者，科赫研究所博士后迟方涛（Fangtao Chi）为论文第一作者。
增强再生能力
饮食对整体健康的影响已获广泛证实：高脂饮食易引发肥胖、糖尿病等健康问题，而低热量饮食则被证明可延长多种物种的寿命。近年来，伊尔马兹实验室聚焦于不同饮食对干细胞再生的影响，发现高脂饮食及短期禁食能以独特机制增强干细胞活性。
“我们明确知晓高糖饮食、高脂饮食和低热量饮食等宏观饮食模式对健康具有显著影响，但在微观层面，单个营养素如何调控干细胞命运决定、组织功能及整体肠道健康，相关认知仍十分有限，”伊尔马兹指出。
在新研究中，研究人员给小鼠喂食富含20种不同氨基酸（蛋白质基本单元）中任一种的特定饮食，并分别评估其对肠道干细胞再生的影响。结果表明，半胱氨酸对干细胞及祖细胞（分化为成熟肠道细胞的未成熟细胞）的促进作用最为显著。
深入分析揭示，半胱氨酸触发了一系列级联反应，最终激活名为CD8 T细胞的免疫细胞群。当肠道黏膜细胞从消化食物中吸收半胱氨酸后，会将其转化为辅酶A（CoA），这种辅因子释放至肠道黏膜层。在此过程中，CD8 T细胞吸收CoA，从而启动增殖并分泌一种称为IL-22的细胞因子。
IL-22是调节肠道干细胞再生的关键因子，但此前学界并未发现CD8 T细胞能通过产生IL-22来促进肠道干细胞活性。一旦激活，这些释放IL-22的T细胞即可迅速响应肠道黏膜内的各类损伤。
“令人振奋的是，富含半胱氨酸的饮食使一类通常不关联IL-22生成及肠道干细胞调控的免疫细胞群显著扩张，”伊尔马兹解释道，“具体而言，产生IL-22的细胞池整体增加，尤其以CD8 T细胞亚群最为突出。”
此类T细胞天然聚集于肠道黏膜，可随时应对损伤需求。研究人员观察到，CD8 T细胞的激活主要集中于小肠而非消化道其他部位，这归因于人体摄入的大部分蛋白质由小肠吸收。
修复肠道
本研究证实，富含半胱氨酸的饮食所激发的再生机制能有效修复辐射对肠道黏膜的损伤。此外，在未公开发表的后续实验中，研究人员还发现高半胱氨酸饮食对接受化疗药物5-氟尿嘧啶治疗后的肠道具有再生效果。该药物常用于治疗结肠癌和胰腺癌，但同样会损伤肠道黏膜。
半胱氨酸广泛存在于高蛋白食物中，包括肉类、乳制品、豆类和坚果。人体可通过肝脏将蛋氨酸转化为半胱氨酸进行内源合成，但肝脏产生的半胱氨酸分布全身，无法像膳食摄入那样在小肠形成高浓度积累。
“在高半胱氨酸饮食干预下，肠道成为首个接触高浓度半胱氨酸的部位，”迟方涛强调。
既往研究已证实半胱氨酸具有抗氧化功效，但此项研究首次揭示其对肠道干细胞再生的特异性作用。目前，研究人员正探索半胱氨酸是否能促进其他类型干细胞的组织再生，例如在一项进行中的研究中，他们正评估其对毛囊再生的潜在影响。
团队还计划深入探究其他可能调控干细胞再生的氨基酸。
“我们预计将揭示多种新机制，阐明这些氨基酸如何影响细胞命运决定及小肠与结肠的肠道健康，”伊尔马兹总结道。
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