來源 | “生物世界”微信公眾號(hào)

作者 | nagashi

全世界有數(shù)十億人因?yàn)槲幕蜥t(yī)療目的而禁食（Fasting），近年來，熱量限制（CR）和間歇性禁食（IF）等禁食方案被用作減肥方式而在世界范圍內(nèi)愈發(fā)流行，不少人甚至將其奉為健康箴言。此外，越來越多研究表明，禁食在廣泛的物種中可以促進(jìn)代謝健康，延長壽命，改善衰老相關(guān)疾病。

然而，禁食真的是“百利而無一害”嗎？追源溯本，攝食行為是為了滿足機(jī)體進(jìn)行新陳代謝的需求。因此，無論是多么合理的禁食策略，長期的禁食行為必然會(huì)導(dǎo)致營養(yǎng)匱乏等一系列問題，那這是否會(huì)在某些方面對身體造成危害呢？例如機(jī)體的再生能力。

2024年12月13日，西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張兵課題組（博士生陳晗、劉超和崔詩遙為第一作者）在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Cell 上發(fā)表題為：Intermittent fasting triggers interorgan communication to suppress hair follicle regeneration 的研究論文。

該研究揭示了間歇性禁食對組織再生的抑制作用：在間歇性禁食期間，不穩(wěn)定的營養(yǎng)供應(yīng)會(huì)觸發(fā)器官間通訊，并抑制毛囊干細(xì)胞（HFSC）的再生活性，從而抑制毛發(fā)生長。

由此看來，如果以禁食促進(jìn)健康為前提，那么這項(xiàng)研究就提出了一個(gè)棘手的問題——要健康，還是要頭發(fā)？

體細(xì)胞干細(xì)胞是全身許多組織的維持和再生的驅(qū)動(dòng)力。在組織中，體細(xì)胞干細(xì)胞存在于一個(gè)被稱為“生態(tài)位”（niche）的特殊微環(huán)境中。生態(tài)位整合了來自局部和系統(tǒng)來源的信號(hào)來決定干細(xì)胞的命運(yùn)，并調(diào)節(jié)再生過程以應(yīng)對不同的生理和環(huán)境變化，這對動(dòng)物在自然界中的適應(yīng)和生存至關(guān)重要。

然而，間歇性禁食（IF）影響體細(xì)胞干細(xì)胞及其生態(tài)位的詳細(xì)機(jī)制尚不完全清楚。因此，建立這些機(jī)制對于理解間歇性禁食對組織健康的影響的根本原因是至關(guān)重要的。

在這項(xiàng)最新研究中，張兵團(tuán)隊(duì)首先注意到，此前的研究表明，禁食行為改善了腸道、肌肉和造血系統(tǒng)中多個(gè)體細(xì)胞干細(xì)胞群的功能和抗應(yīng)激能力。然而，間歇性禁食對其他周圍組織，例如皮膚的影響尚未確定。

從機(jī)制上看，間歇性禁食導(dǎo)致進(jìn)食間隔延長，晝夜節(jié)律改變，以及總熱量攝入量減少。值得注意的是，體細(xì)胞干細(xì)胞通常表現(xiàn)出獨(dú)特的代謝特征，在組織再生的不同階段利用不同的代謝程序。結(jié)合這兩點(diǎn)，張兵團(tuán)隊(duì)提出了間歇性禁食導(dǎo)致的代謝變化可能會(huì)重新塑造體細(xì)胞干細(xì)胞的生理過程的假設(shè)。

為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)探索了毛囊干細(xì)胞（HFSC）對間歇性禁食的反應(yīng)。在皮膚組織中，HFSC周期性地激活，毛囊經(jīng)歷了周期性的生長期、再生期和休止期，從而不斷產(chǎn)生新的毛發(fā)。因此，毛囊干細(xì)胞的周期性再生以及毛發(fā)的易觀察性，使其成為研究各種間歇性禁食方案如何影響體細(xì)胞干細(xì)胞和組織生物學(xué)的理想系統(tǒng)。

研究團(tuán)隊(duì)首先對C57BL/6小鼠進(jìn)行剃毛處理，然后對這些小鼠進(jìn)行了兩種常用的間歇性禁食方案——16/8限時(shí)進(jìn)食（TRF，把進(jìn)食限制在一天中的8小時(shí)內(nèi)，其余時(shí)間禁食）和隔日禁食（ADF，24小時(shí)禁食和24小時(shí)無限制進(jìn)食交替進(jìn)行），并以定期自由進(jìn)食（AL）作為對照組。他們發(fā)現(xiàn)，間歇性禁食對小鼠的毛囊再生表現(xiàn)出實(shí)質(zhì)性的抑制作用。

進(jìn)一步研究表明，間歇性禁食能夠選擇性地誘導(dǎo)激活的HFSC的凋亡來抑制毛囊再生。然而，這種毛囊再生抑制效應(yīng)與間歇性禁食導(dǎo)致的熱量減少、晝夜節(jié)律改變或mTORC1細(xì)胞營養(yǎng)感知機(jī)制無關(guān)。

在機(jī)制研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，間歇性禁食激活了腎上腺和真皮脂肪細(xì)胞之間的細(xì)胞通訊，觸發(fā)游離脂肪酸（FFA）快速釋放到生態(tài)位微環(huán)境中，進(jìn)而破壞HFSC的正常代謝，提高其細(xì)胞活性氧（ROS）水平，最終導(dǎo)致氧化損傷和細(xì)胞凋亡。

更重要的是，為了確定間歇性禁食是否會(huì)影響人類對頭發(fā)的生長，研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)（NCT05800730）。該臨床試驗(yàn)共涉及49名由男性和女性組成的健康年輕成年人，他們被隨機(jī)分配到18/6限時(shí)進(jìn)食（TRD）、能量限制飲食（ERD）和正常飲食的對照組（ND）。試驗(yàn)結(jié)果顯示，與對照組相比，TRD組的平均頭發(fā)生長速度下降了18%，這表明了介導(dǎo)間歇性禁食對HFSC和頭發(fā)生長的影響的分子機(jī)制在人類中同樣存在。

總的來說，這項(xiàng)發(fā)表于 Cell 的研究揭示了間歇性禁食對毛發(fā)再生的抑制作用，并證明了間歇性禁食深刻影響體細(xì)胞干細(xì)胞和組織生物學(xué)的原理和機(jī)制。鑒于當(dāng)下間歇性禁食在全球的廣泛應(yīng)用，在未來，徹底評估各種禁食方案對不同干細(xì)胞系統(tǒng)的影響顯然非常重要。

張兵研究員表示，如果從演化的視角來看，對人類的祖先而言，也許吃飽是偶然，饑餓才是常態(tài)。面對饑一頓飽一頓的現(xiàn)實(shí)，生命體做出了精細(xì)化的應(yīng)對策略，即使是同在皮膚組織中，表皮干細(xì)胞和毛囊干細(xì)胞也有著各不相同的生存之道。間歇性禁食，似乎觸發(fā)了一種古老的剎車機(jī)制。用于暫停身體一些組織器官的再生活動(dòng)，以適應(yīng)食物供應(yīng)的波動(dòng)。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01311-4

責(zé)編｜亦一

封面圖來源｜視覺中國

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