α-硫辛酸通过调节潘氏细胞mTOR通路抑制人肠道干细胞衰老的机制研究

本研究针对衰老过程中肠道干细胞(ISC)功能衰退这一关键问题，揭示了α-硫辛酸(ALA)通过抑制潘氏细胞(PC)中mTOR通路活性，促进cADPR分泌并减少Notum分泌，从而改善老年个体ISC功能的分子机制。研究人员利用人源小肠类器官和小鼠模型，证实ALA补充可显著逆转衰老相关的ISC增殖能力下降和潘氏细胞异常积累，为年龄相关性肠道疾病提供了潜在治疗策略。该成果发表于《Nature Communications》，为靶向肠道干细胞微环境的抗衰老干预提供了重要理论依据。

　　

随着年龄增长，肠道干细胞(Intestinal Stem Cell, ISC)的再生能力逐渐衰退，导致肠道屏障功能受损、营养吸收障碍，进而引发慢性便秘、肠道炎症甚至肿瘤等年龄相关疾病。尽管果蝇中肠模型曾筛选出包括α-硫辛酸(Alpha-Lipoic Acid, ALA)在内的潜在抗衰老化合物，但由于哺乳动物肠道特有的潘氏细胞(Paneth Cell)结构缺失，这些发现在人类中的转化价值一直存疑。四川大学华西医院的研究团队通过创新性地结合人类小肠手术样本、类器官培养和小鼠模型，首次揭示了ALA通过重塑潘氏细胞功能延缓人类ISC衰老的分子机制，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究团队运用了以下关键技术：1) 通过LC-ESI-MS/MS定量分析年轻与老年人类空肠组织ALA含量；2) 建立人源和小鼠小肠类器官培养系统评估ISC功能；3) 流式分选Lgr5^hi ISC和CD24^hi潘氏细胞进行共培养实验；4) 转录组测序分析mTOR通路相关基因表达；5) 使用indomethacin诱导的小鼠肠道损伤模型验证修复效果。

研究结果

ALA合成在人类小肠衰老过程中减少

通过分析胃癌患者Roux-en-Y重建术中获取的正常空肠组织，发现老年组ALA水平较年轻组显著降低（p=3×10^-7）。免疫组化和Western blot证实，关键合成酶LIAS及其通路基因(LIPT1、NFU1等)在老年组织中表达下降，该现象在小鼠模型中得到验证。

ALA补充抑制人类ISC衰老表型

老年供体来源的肠类器官表现出典型衰老特征：类器官形成率降低63%、出芽数减少（p=1×10^-8）、EdU⁺增殖细胞和Olfm4⁺ ISC数量显著下降。添加100μM ALA后，老年类器官的上述指标均恢复至年轻组水平，而年轻组未见进一步改善。

ALA改善老年小鼠肠道再生能力

三个月ALA干预使老年小鼠肠隐窝中SOX9⁺ EdU⁺ ISC数量增加2.3倍（p=8×10^-9），线粒体嵴结构完整性提升。在indomethacin诱导的损伤模型中，ALA治疗组第七天的组织学评分较未处理老年组降低58%，修复能力显著增强。

ALA纠正异常潘氏细胞积累

老年人类和小鼠肠隐窝中潘氏细胞数量增加且呈现异常溶菌酶分布模式（D1-D5型）。ALA干预使老年小鼠潘氏细胞数量减少41%（p=6×10^-9），并显著提升抗菌肽Reg3g和Defa6的分泌水平。

ALA作用依赖潘氏细胞存在

共培养实验证明，年轻ISC与老年潘氏细胞组合产生的类器官表现出衰老特征，而添加ALA可逆转此现象。但当使用老年类器官条件培养基(CM)时，ALA的改善作用消失，证实其效应需要通过潘氏细胞直接介导。

mTOR-cADPR/Notum轴是关键机制

转录组分析发现ALA显著下调潘氏细胞中mTOR通路基因(Lpin3、Slc3a2等)。进一步实验证实ALA通过抑制OGT（O-linked β-N-acetylglucosamine transferase）活性降低pS6和p4E-BP1磷酸化水平，进而增加cADPR分泌（+182%，p=2×10^-7）并减少Notum产生，最终促进ISC功能。

结论与意义

该研究首次在人类组织中证实：1) 衰老伴随肠道ALA合成能力下降；2) ALA通过特异性调节潘氏细胞（而非ISC本身）的mTOR通路活性改善干细胞功能；3) 该作用依赖于cADPR/Notum分泌平衡的重编程。这些发现不仅阐明了哺乳动物特有的潘氏细胞在ISC衰老中的核心地位，更为临床干预年龄相关性肠病提供了新思路——相较于直接靶向ISC，调节其微环境可能更具可行性。研究采用的"人类手术样本-类器官-小鼠模型"三位一体研究策略，也为转化医学研究提供了范本。值得注意的是，ALA作为膳食补充剂的安全性已获临床验证，这大大加速了其向临床应用的转化进程。