《自然· 衰老》研究表明:提高基因表达可使衰老肠道干细胞恢复活力

日本庆应大学的科学家发现,补充NMN可通过提高Lgr5基因表达,促进肠道干细胞增殖,延缓肠道衰老,保护老年小鼠肠道健康。

作者: Mercury, 北京协和医学院博士

干细胞具有增殖和分化能力,在适当条件下可以分化成任何细胞类型,对维持机体稳态和组织再生修复过程发挥关键作用,但随着人体衰老,干细胞会逐渐失去增殖分化能力。因此,如何激活干细胞活力,已成为生命科学研究的热点领域之一。

2018年11月,日本庆应大学的研究人员在《自然合作期刊· 衰老》(Nature Partner Journals Aging)上发表的一项研究显示,肠道干细胞中Lgr5基因活性降低会导致细胞增殖能力降低,而补充NMN可以提高Lgr5基因表达,促进肠道干细胞增殖,保护肠道健康。

小肠内壁有部分突起的细胞被称为绒毛,在它们之间有一种隐窝,里面藏有肠道干细胞。《细胞》子刊的一项研究表明,绒毛和隐窝的数量会随着衰老而减少。“这与我们的发现一致,与年轻小鼠(10周)相比,老年小鼠(120周)的小肠内壁隐窝数量降低。由于肠道隐窝的形成需要细胞增殖,这说明随着年龄增长,肠道干细胞逐渐老化,增殖能力降低。”研究人员表示。

图1 A小肠绒毛及隐窝;B 年轻小鼠与老年小鼠Lgr5基因表达水平
A中“触手样结构”为小肠绒毛,其下方椭圆形“眼睛样结构”为小肠隐窝

而且,研究还发现老年小鼠的Lgr5基因表达量不足年轻小鼠的1/10。由于Lgr5基因是肠道干细胞重要的标记分子,其活性下降会进一步抑制与增殖相关的“Wnt信号通路”,最终导致肠道干细胞衰老和增殖能力降低。也就是说,肠道干细胞衰老和增殖能力降低,是Lgr5基因的活性降低所致。

以往研究表明,衰老会导致体内NAD+水平降低,且补充NAD+前体NMN可以激活干细胞。因此,研究人员设想NMN也可以提高老年小鼠肠道细胞中的NAD+水平,并提高肠道干细胞活力。

结果发现,相较于年轻小鼠,老年小鼠肠道细胞中的NAD+水平确实显著降低,但补充NMN后改善了这一状况。另外,补充NMN后,老年小鼠肠道隐窝样结构的数量显著增加。同时,基因表达谱显示,老年小鼠的Lgr5基因表达也随之升高。这些发现表明,补充NMN确实可以提高肠道干细胞增殖能力和改善肠道衰老。

图2  NMN处理肠道干细胞簇后,细胞增殖增加

总的来说,这项研究证实了补充NMN可以促进肠道干细胞增殖,改善肠道细胞衰老相关的变化,保护老年小鼠的肠道健康。研究人员在文章的最后表示,“补充NMN或许可以帮助更多的老年人享受更多的美食,并对衰老与寿命的相关研究产生积极影响。”