间歇性禁食——长时间不进食——会刺激实验室小鼠的肝细胞快速分裂。这一发现挑战了长期以来的观点，即成人肝脏中的细胞很少分裂，即使分裂，主要是为了修复器官损伤。它也是第一个显示饮食对肝细胞生物学有直接影响的研究。
根据斯坦福大学医学院研究人员领导的一项研究，间歇性禁食——长时间不进食——会刺激实验室小鼠的肝细胞快速分裂。这一发现挑战了长期以来的观点，即成人肝脏中的细胞很少分裂，即使分裂，主要是为了修复器官损伤。它也是第一个显示饮食对肝细胞生物学有直接影响的研究。
“成人肝脏最显着的特征之一是它在细胞更新方面相当稳定，”发育生物学教授Roeland Nusse博士说。“但我们发现，经过几次 24 小时禁食后再次进食后，肝脏细胞的更新率急剧上升。有趣的是，这种饮食反映了野生动物和早期人类的自然饮食，在农业发展之前，有一段时间食物稀缺或缺乏。”
目前尚不清楚增加的细胞复制对动物的健康有什么影响（如果有的话）。但这一发现表明，肝脏生物学比以前认为的更具活力，对饮食变化反应更灵敏，这引发了其他饮食如何影响其生物学的问题。
Nusse 是 Reed-Hodgson 人类生物学教授和 Virginia and Daniel K. Ludwig 癌症研究教授，是该研究的资深作者，该研究于1 月 31 日在线发表在eLife 上。前博士后学者 Abby Sarkar 博士是该研究的第一作者。
肝脏的工作
肝脏是人体最大的器官之一，成年人重约 3 磅，约占体重的 2%。在小鼠中，它占体重的近 5%。肝脏将血液中的毒素排出体外，并将我们吃进去的食物转化为人体可以吸收的营养物质。
“Abby Sarkar 想知道，当动物的饮食发生变化时，像肝脏这样参与消化的器官是否会表现出细胞分裂或更新模式的改变，”Nusse 说。
实验室小鼠通常在任何时候都可以无限制地获取食物。但是对于这些实验，Sarkar 将动物禁食 24 小时，然后让它们自由进食 24 小时，然后再禁食 24 小时。然后，她分析了间歇性禁食一周和三周后动物肝脏的细胞分裂情况，并将其与正常喂养的动物进行了比较。
“我们看到，在重新进食开始后不久，肝脏中细胞的周转率显着上升，”Nusse 说。“与以标准饮食喂养的动物相比，新细胞要多得多。这非常令人兴奋。”
肝脏在新陈代谢中的作用意味着肝脏重量与身体重量之间的比例必须保持恒定才能使器官有效发挥作用。这就是如果由于受伤或手术切除了一部分肝脏，肝脏会再生到正常大小的原因。
Sarkar 发现，她观察到的细胞分裂是由研究动物在间歇性禁食一周后肝脏与体重的比例下降引起的。她还了解到，大部分细胞分裂都局限于器官中央静脉附近的肝细胞。
进一步的调查确定了两个分子途径负责维持禁食动物的适当肝脏大小。一种是称为成纤维细胞生长因子或 FGF 的生长因子，它由肠道产生并遍及全身；另一个是称为 Wnts 的蛋白质家族，对胚胎发育以及许多组织的生长和维持至关重要。Wnt 蛋白由中央静脉中的内皮细胞分泌，但与 FGF 不同的是，它们只能移动很短的距离。这两个信号在中央静脉附近的肝细胞上重叠，称为中心周围肝细胞，以刺激它们在禁食后分裂。
“有趣的是，Wnt 通路不受间歇性禁食的影响，”Nusse 说，他在 1982 年发现了第一个 Wnt 蛋白，“但 FGF 的产生会受到影响。间歇性禁食或食物供应的其他变化会刺激循环到肝脏的 FGF 的产生。它唤醒处于休眠状态的肝细胞，然后 Wnt 蛋白向中央静脉附近的细胞发出分裂信号。”
Sarkar 接下来测试了小鼠间歇性禁食的效果，这些小鼠经过基因改造，无法对 FGF 信号或 Wnt 信号作出反应。在那个研究阶段，“间歇性禁食的效果减弱了，”Nusse 说。“细胞或多或少失去了分裂的能力。这是一个非常强烈的迹象，表明你需要这两种信号通路才能看到禁食对细胞复制的影响。”
研究人员不知道由于禁食而增加的肝脏细胞增殖是否对健康有益。但这是对饮食变化如何影响身体最大器官之一的有趣研究。他们现在正计划扩展他们的研究以包括其他类型的饮食，包括生酮饮食或高脂肪饮食。
“我不建议人们为了改善肝脏健康而开始间歇性禁食，”Nusse 说。“但这是一个令人兴奋的观察——它表明肝脏是一种缓慢更新的组织的观点应该持保留态度。”
Chan-Zuckerberg Biohub 的研究人员也为这项工作做出了贡献。
这项研究得到了 Stinehart Reed 基金会、霍华德休斯医学研究所、国防部和 Damon Runyon 癌症研究基金会的支持。