绿色为肠道干细胞，红色为细胞分裂。图片来源：亥姆霍兹慕尼黑 / Anika Böttcher
肠道对于维持我们的能量平衡至关重要，并且是对营养和营养平衡变化做出快速反应的大师。它设法在肠细胞的帮助下做到这一点，这些细胞尤其擅长吸收食物成分或分泌激素。在成年人中，肠道细胞每五到七天就会再生一次。从肠道干细胞不断更新和发育所有类型的肠道细胞的能力对于消化系统的自然适应性至关重要。然而，长期高糖和高脂肪饮食会破坏这种适应能力，并可能导致肥胖、2型糖尿病和胃肠道癌的发生。
这种不适应背后的分子机制是 Heiko Lickert 及其在慕尼黑亥姆霍兹和慕尼黑工业大学的研究小组研究领域的一部分。科学家们假设肠道干细胞在适应不良中发挥了特殊作用。研究人员使用小鼠模型研究了高糖和高脂肪饮食的影响，并将其与对照组进行了比较。
从高热量饮食到增加患胃肠癌的风险
研究负责人 Anika Böttcher 说：“我们注意到的第一件事是，在高热量饮食中，小肠的大小会大大增加。” “然后，我们与慕尼黑亥姆霍兹的 Fabian Theis 计算生物学家团队合作，分析了来自对照饮食和高脂肪/高糖饮食喂养小鼠的 27,000 个肠道细胞。因此，使用新的机器学习技术，我们发现在不健康饮食的小鼠中，肠道干细胞分裂和分化的速度明显加快。”研究人员假设这是由于相关信号通路的上调，这与许多癌症中肿瘤生长的加速有关。 “这可能是一个重要的环节：饮食会影响代谢信号，从而导致肠道干细胞过度生长，最终导致胃肠道癌症的风险增加，”Böttcher 说。
借助这种高分辨率技术，研究人员还能够研究肠道中的稀有细胞类型，例如激素分泌细胞。在他们的发现中，他们能够证明不健康的饮食会导致肠道中产生血清素的细胞减少。这可能导致肠道惰性（典型的糖尿病）或食欲增加。此外，研究表明，吸收细胞适应高脂饮食，其功能增强，从而直接促进体重增加。
无创疗法的重要基础研究
该研究的这些和其他发现使人们对与高热量饮食相关的疾病机制有了新的认识。 “我们发现对于开发替代的非侵入性疗法至关重要，”研究负责人 Heiko Lickert 在总结结果时说。迄今为止，还没有药理学方法可以预防、阻止或逆转肥胖和糖尿病。只有减肥手术会导致永久性体重减轻，甚至可以缓解糖尿病。然而，这些手术对医疗保健系统来说是侵入性的、不可逆的和昂贵的。例如，通过有针对性地调节血清素水平，可以在激素水平上出现新的非侵入性疗法。课题组将在后续研究中对这一方法和其他方法进行检验。
参考文献：“饮食诱导的肠道干细胞功能改变是小鼠肥胖和糖尿病前期的基础”，作者：Alexandra Aliluev、Sophie Tritschler、Michael Sterr、Lena Oppenländer、Julia Hinterdobler、Tobias Greisle、Martin Irmler、Johannes Beckers、Na Sun、Axel Walch、 Kerstin Stemmer、Alida Kindt、Jan Krumsiek、Matthias H. Tschöp、Malte D. Luecken、Fabian J. Theis、Heiko Lickert 和 Anika Böttcher，2021 年 9 月 22 日，自然代谢 .
DOI：10.1038/s42255-021-00458-9
Heiko Lickert 和 Anika Böttcher 在慕尼黑亥姆霍兹的亥姆霍兹糖尿病中心进行研究。他们专注于为许多与肠道功能受损相关的广泛疾病开发再生治疗方法。 Lickert 是糖尿病和再生研究所的负责人，并且是慕尼黑工业大学 (TUM) 的教授。两人都是德国糖尿病研究中心 (DZD) 的科学家。
目前的研究已作为封面故事发表在 Nature Metabolism。
