MIT发现一种助肠道自愈的氨基酸

这种增强的再生能力有助于身体修复放疗造成的损伤，放疗是癌症治疗的常见副作用。尽管该研究在小鼠中进行，但科学家表示，若在人类中观察到类似结果，来自食物或补充剂的半胱氨酸或许能为肠道损伤后的快速恢复提供新途径。
麻省理工学院干细胞计划主任、生物学副教授、麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员奥默·伊尔马兹（Omer Yilmaz）说：“这项研究表明，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，或许能减轻某些化疗或放疗引起的损伤。其美妙之处在于我们并非使用合成分子，而是利用天然饮食化合物。”
早期研究已发现，包括热量限制在内的特定饮食类型能增强肠道干细胞功能。然而，这项研究首次明确指出，有一种单一营养素可直接提升肠道的再生能力。
伊尔马兹是该研究的资深作者，该研究近期发表于《自然》（Nature）杂志。论文第一作者是科赫研究所博士后研究员迟方涛（Fangtao Chi）。
饮食与再生
众所周知，饮食对健康起着重要作用。高脂饮食可能导致肥胖、糖尿病及其他慢性疾病，而低热量饮食则与许多物种的更长寿命相关。伊尔马兹的实验室长期研究不同饮食模式如何影响干细胞再生，此前已发现高脂饮食和短期禁食均能以不同方式增强干细胞活性。
伊尔马兹表示：“我们知道，高糖饮食、高脂饮食、低热量饮食等宏观饮食模式对健康有明确影响。但在更细致的层面，我们对单一营养素如何影响干细胞命运决定、组织功能及整体组织健康知之甚少。”
在最新研究中，麻省理工学院团队给小鼠喂食富含20种氨基酸（蛋白质的组成部分）中某一种的饮食，然后分析每种氨基酸对肠道干细胞生长的影响。半胱氨酸的影响最为显著，能大幅增加干细胞和祖细胞（可发育为成熟肠道细胞的未成熟细胞）的数量。
进一步实验揭示，半胱氨酸会引发一系列连锁反应，激活被称为CD8 T细胞的免疫细胞。当肠道细胞从食物中吸收半胱氨酸后，会将其转化为辅酶A（CoA），这种辅因子会进入肠道黏膜层。在那里，CD8 T细胞摄取辅酶A，进而触发自身增殖并释放一种名为IL-22的信号分子。
IL-22在调节肠道干细胞再生中起着关键作用，但此前科学家并不清楚CD8 T细胞能产生这种分子。一旦被激活，这些释放IL-22的T细胞会在肠道 lining 受损时帮助保护和修复肠道 lining。
伊尔马兹说：“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一种免疫细胞群的扩张，我们通常不会将这种细胞群与IL-22的产生及肠道干细胞特性的调节联系起来。富含半胱氨酸的饮食会使产生IL-22的细胞群增加，尤其是CD8 T细胞部分。”
这些T细胞往往聚集在肠道 lining 中，使其处于能快速响应损伤的位置。研究人员观察到，CD8 T细胞的激活主要发生在小肠，而非消化道其他部位，这可能是因为大多数 dietary 蛋白质在小肠吸收。
修复放疗和化疗损伤
在研究中，食用富含半胱氨酸饮食的小鼠对肠道 lining 的放疗损伤修复能力有所提升。在另一项未发表的研究中，该团队发现同样的饮食有助于5 - 氟尿嘧啶治疗后的再生。5 - 氟尿嘧啶是一种常用于治疗结肠癌和胰腺癌的化疗药物，也会损伤肠道组织。
半胱氨酸天然存在于许多富含蛋白质的食物中，包括肉类、乳制品、豆类和坚果。人体也能在肝脏中通过转化另一种氨基酸——甲硫氨酸来合成半胱氨酸。然而，体内合成的半胱氨酸会在全身循环，而非像 dietary 半胱氨酸那样集中在肠道。
迟方涛说：“在我们的高半胱氨酸饮食中，肠道是最先接触到大量半胱氨酸的部位。”
超越抗氧化剂
半胱氨酸的抗氧化特性早已为人所知，但这项研究首次表明它还能帮助肠道干细胞再生。研究人员目前正在探索半胱氨酸是否也能刺激其他组织的再生。一个正在进行的项目是测试半胱氨酸能否促进毛囊再生。
他们还计划继续研究可能影响干细胞更新和肠道健康的其他氨基酸。
伊尔马兹说：“我认为我们将发现多种新机制，揭示这些氨基酸如何调节小肠和结肠中的细胞命运决定及肠道健康。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院、V基金会、凯西和柯特·马布尔癌症研究奖、科赫研究所 - 丹娜 - 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科赫研究所支持（核心）基金的资助。