图:绿色为肠道干细胞，红色为细胞分裂。
图片来源:Helmholtz Munich / Anika B?ttcher
肠道对维持我们的能量平衡至关重要，它是快速对营养和营养平衡变化做出反应的大师。它是在肠道细胞的帮助下做到这一点的肠道细胞主要负责食物成分的吸收和荷尔蒙的分泌。在成人体内，肠道细胞每5到7天再生一次。从肠干细胞中不断更新和发展各种肠细胞的能力对消化系统的自然适应性至关重要。然而，长期高糖高脂肪的饮食会破坏这种适应，并可能导致肥胖、2型糖尿病和胃肠道癌症的发展。这种不良适应背后的分子机制是Heiko Lickert和他在慕尼黑亥姆霍兹和慕尼黑技术大学的团队的研究领域的一部分。科学家们认为，肠道干细胞在适应不良中扮演着特殊的角色。研究人员用老鼠模型研究了高糖高脂肪饮食的影响，并将其与对照组进行了比较。研究负责人Anika B?ttcher说:“我们注意到的第一件事是，在高热量饮食中，小肠的尺寸大大增加。”随后，我们与德国亥姆霍兹慕尼黑大学(Helmholtz Munich)法比安·泰斯(Fabian Theis)的计算生物学家团队一起，对对照组饮食和高脂肪/高糖饮食喂养的小鼠的27,000个肠道细胞进行了分析。通过使用新的机器学习技术，我们发现在不健康饮食的小鼠体内，肠道干细胞的分裂和分化速度明显加快。”研究人员推测，这是由于相关信号通路的上调，这与许多癌症中肿瘤的加速生长有关。B?ttcher说:“这可能是一个重要的联系:饮食影响代谢信号，导致肠道干细胞过度生长，最终增加胃肠道癌症的风险。”
在这种高分辨率技术的帮助下，研究人员还能够研究肠道中罕见的细胞类型，例如激素分泌细胞。在他们的发现中，他们能够表明不健康的饮食导致肠道中产生血清素的细胞减少。这会导致肠道迟钝(典型的糖尿病)或食欲增加。此外，研究表明，吸收细胞适应高脂肪饮食，其功能增加，从而直接促进体重增加。非侵入性治疗的重要基础研究这些和其他研究发现导致了对与高热量饮食相关的疾病机制的新理解。“我们的发现对于发展替代的非侵入性疗法至关重要，”研究负责人Heiko Lickert在总结研究结果时说。迄今为止，还没有预防、阻止或扭转肥胖和糖尿病的药理学方法。只有减肥手术才能导致永久性的体重减轻，甚至可以缓解糖尿病。然而，这些手术是侵入性的、不可逆转的，对医疗系统来说成本很高。例如，通过定向调节血清素水平，可以在激素水平上实现新的非侵入性治疗。研究小组将在后续研究中检验这一方法和其他方法。Heiko Lickert和Anika B?ttcher在慕尼黑Helmholtz糖尿病中心进行研究。他们专门研究与肠道功能受损相关的许多广泛疾病的再生治疗方法。利克特是慕尼黑工业大学(TUM)糖尿病与再生研究所的负责人和教授。两人都是德国糖尿病研究中心(DZD)的科学家。目前的研究已经作为封面故事发表在《自然代谢》杂志上。
Diet-induced alteration of intestinal stem cell function underlies obesity and prediabetes in mice