▎学术经纬/报道
提到“生酮饮食（ketogenic diets）”，想必很多人不陌生，尤其是特别注意保持身材的朋友们。这种“颠覆性”的饮食结构提倡高脂肪、低碳水，近年大火！不但被认为有减肥效果，还在治疗癫痫、控制血糖等方面可能有潜在益处。关于生酮饮食的研究也接踵而来。
近日，麻省理工学院科赫综合癌症研究所（Koch Institute for Integrative Cancer Research）的生物学家发现，生酮饮食有一个意想不到的效果。他们发表在顶尖学术期刊《细胞》上的新研究表明，高水平的酮体（脂肪的代谢产物）有助于肠道维持大量成体干细胞。
成体干细胞，可以分化成许多不同类型的细胞，全身很多组织中都有它们的存在。这类干细胞在肠道中尤为重要，因为肠道内壁更新换代很快，每隔几天就要“刷新”，也就需要成体干细胞源源不断地分化出新的细胞来。Ömer Yilma教授关注不同的饮食如何影响肠道干细胞。他和同事们想要知道，代谢究竟如何影响肠道干细胞的功能。
▲本研究的负责人Ömer Yilma教授（图片来源：MIT官网）为此，他们首先分析了肠道的成体干细胞在基因表达上有哪些特点。与周围其他类型的细胞相比发现，肠道干细胞中有几种代谢酶的表达更丰富。这些酶的作用是帮助把摄入的脂肪分解成酮体，当饮食中缺少碳水化合物的情况下，身体就可以使用这些酮体作为燃料。然而，由于这些酶在肠道干细胞中非常活跃，即使在正常饮食的情况下，这些细胞也有高于正常的酮体水平。
▲生成酮体的酶（褐色）在人的肠道干细胞中大量表达（图片来源：参考资料[1]） 当研究人员进一步探索酶和肠道干细胞功能有什么关系时，他们惊讶地发现，原来酮体可以刺激细胞内的Notch信号通路。这是一条对细胞分化非常重要的信号通路，与发育和多种癌症的发生密切相关，对调节受损组织再生等也起着关键作用。
第一作者Cheng博士解释说，这一结果意味着，“肠道干细胞可以自己产生酮体，并通过微调一条控制细胞来源和细胞命运的经典发育通路，维持自身的干细胞特性”。随后，研究人员在小鼠上证实了酮体对肠道干细胞的促进作用。他们让小鼠连续4~6周摄入高脂肪低碳水的生酮饮食。与正常饮食的对照组相比，生酮饮食显著促进了肠道干细胞的增殖和分化，也让它们的肠道内壁在受损后更快地恢复过来。而当研究人员给小鼠添加“糖水“——与生酮饮食的低碳水化合物相反，他们看到了相反的效果：酮体的产生水平下降，肠道干细胞的功能也下降了。
▲不同饮食通过酮体代谢调节肠道干细胞的示意图（图片来源：参考资料[1]）有意思的是，这项研究也解释了一个看似矛盾的现象。Yilma教授过去的研究曾发现，断食可以增强老年小鼠的肠道干细胞功能，而高脂肪饮食也可以刺激肠道干细胞群快速增长。从新的结果来看，限制碳水化合物摄入的饮食都可以通过刺激酮体的产生，帮助促进干细胞增殖。根据这项发现，作者提出，或许癌症患者接收化疗或放疗后可以通过生酮饮食的帮助来修复肠璧损伤。不过值得注意的是，酮诱导的干细胞活性是否和癌症的发生有关系？因为有证据表明，肠道和其他组织中的一些肿瘤正源于干细胞。Yilmaz教授坦言，目前的研究结果留下了很多有待回答的问题：如果这种干预措施可以促进干细胞增殖，那么会不会提高癌症风险？酮体在肿瘤形成的早期阶段起着什么作用？通过饮食或小分子药物过度驱动这一通路，会不会影响癌症的形成？ 正因为如此，最后要提醒读者朋友，在没有明确的科学指导时，不可盲目地采用生酮饮食，以免损伤身体。[1] Chia-Wei Cheng, et al., (2019). Ketone Body Signaling Mediates Intestinal Stem Cell Homeostasis and Adaptation to Diet, Cell，DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.048[2] Study links certain metabolites to stem cell function in the intestine, Retrieved Aug 23, 2019, from http://news.mit.edu/2019/ketones-stem-cell-intestine-0822
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