肠道微生物的代谢物抑制了肠道干细胞的增殖

肠道干细胞是人体中分裂速度最快的细胞之一，它们忙于创造新的细胞来取代那些不断被脱落的细胞。但与身体其他部位的干细胞不同，肠内的干细胞被隐藏起来，事实证明，这是有原因的。

华盛顿大学医学院新研究圣路易斯院指出干细胞它们位于肠道的“口袋”中，以避免接触肠道中有益微生物产生的显著代谢物。代谢物-丁酸盐- 限制干细胞的增殖，潜在地阻碍肠道在受伤或损坏后修复炎症性肠病(IBD)，如克隆氏病和结肠炎。

这项研究发表在6月2日的杂志上细胞。

研究人员表明，由于肠道内衬的微小口袋，叫做Leiberkuhn的隐窝，通常会通过丁酸盐保护干细胞。但当肠道损坏时，丁酸盐可以进入干细胞并抑制其增殖。

“科学家们已经知道这些隐窝超过250年，但从来没有真正理解他们为什么存在，”这项研究的高级作者Thaddeus Stapenbeck，MD，博士学位，病理学和免疫学教授以及发育生物学。“基于我们的研究结果，我们怀疑隐秘演变为保护干细胞，使肠道可以有一种不断再生内衬的方法。”

自上世纪90年代以来，丁酸盐也在临床试验中被用于治疗炎症性肠病，但尚未被最终证明有效，尽管已知丁酸盐具有抗炎特性。这项研究的发现揭示了原因:作为干细胞增殖的有效抑制剂，丁酸盐阻止了肠道细胞的补充。

斯坦彭贝克说:“当肠壁受到损伤时——无论是急性损伤还是疾病——干细胞必须分裂来修复损伤。”“抑制干细胞增殖可能是丁酸盐治疗的一个不幸副作用。”

生活在肠道过程中的微生物在我们的饮食中的养分和合成维生素。作为执行这些工作的一部分，微生物产生影响人类健康和疾病的代谢产物，包括炎症性肠病以及肥胖，哮喘和心脏病。

作为研究的一部分，stpenbeck和博士后研究员Gerard Kaiko博士和Stacy Ryu博士在实验室中培养了肠道干细胞，并筛选了小鼠肠道微生物产生的100种最丰富的代谢物，以提高干细胞增殖的能力。他们没有发现任何增强干细胞扩张的东西，但他们确实发现了一种代谢物——丁酸盐——减缓了干细胞的扩张。

然而，当他们给小鼠额外的丁酸盐时，无论小鼠摄入多少丁酸盐，肠道干细胞的增殖都没有变化。

“在小鼠中，干细胞在隐窝的底部聚集，而在实验室中，干细胞直接暴露在丁酸盐中，”研究中的一首第一名作者说。“我们开始怀疑隐窝结构是否保护了丁酸盐的干细胞。”

研究人员测量了肠内表面(产生丁酸的细菌所在的地方)和隐窝底部(干细胞生长的地方)的丁酸水平，发现隐窝的丁酸水平要低得多。此外,成熟细胞在肠道表面，丁酸盐不会对其造成伤害，而是作为食物摄入，进一步防止干细胞与代谢物相遇。

大多数脊椎动物的肠道含有隐窝，但有些人没有。年轻的斑马鱼，例如，没有隐窝，但他们的肠道细胞表现得像那些在更高生物中的那些，迅速分裂替代损坏的细胞。

与老鼠相比，当研究人员将年轻的斑马鱼暴露在丁酸盐中，他们发现斑马鱼的肠道干细胞增殖速度减慢了。由于斑马鱼没有产生丁酸盐的肠道微生物，它们不需要什么机制来保护它们肠干细胞从代谢物中，研究人员推出。

“我们认为这些butyrate-producing细菌进化的驱动力之一的隐窝,但是我们需要做一个系统的调查来找出是否有相关性的动物肠道隐窝和动物携带butyrate-producing细菌,”Stappenbeck说。“在我们得出任何明确结论之前，还有很多工作要做。”

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