來源: 奇點網

說起少喫,我第一個想到的是抗衰老。

像癌症這樣與年齡有關的疾病,很大一部分是由於長時間積累下來的基因突變,而卡路里限制(CR)能夠防止許多衰老帶來的變化,從而延長壽命、減少疾病發生。

難不成少喫還能減少突變積累?此前一些研究發現,CR能夠減輕細胞內的氧化應激並增強DNA修復,同時,CR還可能在組織層面上發揮作用。比如此前在果蠅中進行的一項研究顯示,在CR條件下,腸道中適應性比較差的細胞會被自然淘汰,最大程度地保留衰老時腸道的完整性。

而最近在《細胞報告》雜誌上發表了一篇論文發現,在哺乳動物中這樣的機制也是存在的。減少40%熱量攝入的小鼠,腸道隱窩幹細胞競爭更加激烈,攜帶基因突變的細胞存活幾率下降了22%!

看來沒有食物的日子確實比較容易發生鬥爭(不是

讓我們首先來了解一下事件的發生地,小腸。

哺乳動物的腸道並不是平滑的,而是充滿了彎曲上皮細胞形成的突起,也就是所謂的小腸絨毛。這些絨毛的結構很有意思,絨毛上的的細胞都是成熟的細胞,負責增殖的幹細胞則位於絨毛之間的“坑底”,也就是小腸隱窩底部,新生細胞像傳送帶那樣沿着絨毛向上逐漸移動,被淘汰的細胞則從絨毛頂端脫落。

這種自我更新的速度很快,所以腸道細胞的壽命很短,大多數只能存活幾天。

小腸作爲直接接觸外來物質(喫的)的一道屏障,其實是經常暴露於會損傷DNA的物質中的,不過正是因爲小腸上皮細胞的高速更新,絕大多數發生了突變的細胞很快就被更新掉了,如此也就防止了突變細胞的繁殖。

當然了,位於坑底的幹細胞們壽命還是比較長的,它們積累DNA突變的機會比山頂的朋友們要大得多。不過這些幹細胞們內部也存在很激烈的資源競爭,所以鄰居們也總是換人,這種現象叫做幹細胞競爭(stem cell competition)。

所以其實大部分幹細胞,包括那些不小心突變了的幹細胞,最終也是會被淘汰掉的,除非這個突變幹細胞強到一定地步,整個隱窩中都是它的突變後代,這樣的情況下突變纔會被留存下來。

以上就是事件的背景了。

那麼少喫是怎麼在幹細胞競爭中橫插一腳的呢?

爲了能夠貼身觀察干細胞們打架,研究者們給小鼠插入了一個報告基因,這個基因被誘導激活之後,細胞可以隨機表達四種顏色熒光蛋白的其中一種,這樣就能夠在活體成像技術的幫助下清楚觀察到相鄰的單個細胞了。同時,這個報告基因也可以作爲一種無害的基因突變與正常細胞做比較。

下面我們把有這個突變的幹細胞叫做彩色幹細胞,正常幹細胞就還叫正常幹細胞。

該開始給小鼠節食了。CR小鼠的飲食方案保障了營養供給,熱量降低了40%。8周之後,這些小鼠體重下降了25.1%±7.4%,不過小腸的長度和寬度沒有改變。和前人的研究結果一致,CR小鼠腸道中的幹細胞和其他的小生境細胞數量都增加了,隱窩的體積也增加了。

研究者所料,彩色幹細胞和正常幹細胞之間的競爭主要有三種情形:第一,彩色幹細胞敗,正常幹細胞數量更多;第二,二者勢均力敵;第三,彩色幹細胞勝,隱窩中彩色幹細胞數量遠超。

有意思的是,在多次成像測量中,CR小鼠的彩色幹細胞克隆的平均大小都比正常飲食小鼠要小,這說明幹細胞競爭的速度比較慢。這也難怪,CR下幹細胞總數增加了,對手更多,戰鬥是要持續得長一些。

研究者還對比了CR小鼠和正常小鼠的幹細胞增殖速率以及其他的影響因素,確認CR使得幹細胞競爭速度減緩確實就是幹細胞數量變多的直接後果。

那麼競爭對手變多、戰鬥更激烈,突變細胞的生存率如何呢?

研究者在誘導激活報告基因後的48小時和12周分別測量了彩色幹細胞克隆的數量,來看下結果。

在正常飲食的小鼠中,12周之後631個克隆有96個依舊還在,留存率15.21%;在CR小鼠中,留存率只有11.82%。這說明,CR使小鼠的突變細胞生存幾率降低了22.29%!

報告基因還算是個不好不壞的基因突變,那攜帶致癌突變的細胞會不會也因此難以生存呢?

這次研究者就沒能再讓突變幹細胞變彩色了,因爲同時轉報告基因和致癌基因這也不知道小鼠受不受得了,所以最後是用RNAScope來標記APC基因缺失細胞。APC缺失誘導腸道腺瘤嘛。

略過中間的麻煩過程直接說結論,對致癌的APC突變幹細胞來說,也是受到CR影響更難存活的,它們想要佔領一個完整的隱窩,同樣要面臨更激烈的競爭、需要更長的時間。也就說是,CR能夠幫助清除突變細胞。

少喫的理由又多了一條,我這又興奮又難過的情緒是怎麼一回事……

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