这些发现最终可能带来在癌症治疗期间保护健康组织的新方法。通过改善肠道从辐射暴露中恢复的能力，研究人员希望减少严重的副作用，并有可能使放射治疗更安全、更有效。
该研究发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上，由实验放射肿瘤学教授Helen Piwnica-Worms博士和基因组医学教授Kunal Rai博士共同领导。
“禁食有助于让肠道细胞在损伤后更快、更有效地作出反应，几乎就像用应急预备方案来训练这些细胞一样，”Piwnica-Worms说。“这项研究有助于解释该方案是如何组织的，并确定了一种在协调这一反应中起关键作用的细菌。”
为什么放射治疗会损伤肠道
放射治疗被广泛用于治疗腹部癌症，包括胰腺癌、结直肠癌和妇科癌症。虽然放射线可以摧毁癌细胞，但也会损害附近的健康组织。小肠尤其脆弱，因为其脆弱的内壁对辐射暴露高度敏感。
当这层保护性内壁受损时，患者可能出现恶心、腹泻和感染。严重损伤可引起危及生命的并发症。这些风险还会限制医生可以安全施用的辐射剂量，从而可能限制治疗方案。
Piwnica-Worms实验室此前的一项临床前研究表明，在辐射暴露前禁食有助于肠道在事后恢复。然而，研究人员尚未完全确定不进食为何会产生这种保护作用。
最新研究为解开这一谜团提供了重要线索：它识别出一种特定的肠道细菌，并解释了该细菌如何帮助肠道细胞为损伤做好准备。
24小时禁食如何激活肠道修复
研究人员发现，24小时的禁食增加了小肠中一种名为Akkermansia muciniphila（也称为AKK）的有益细菌的数量。这种微生物会产生一种叫做丙酸盐的物质，该物质有助于触发肠道细胞内部的变化，使其在遭受辐射损伤后更好地做好再生的准备。
丙酸盐与禁食引起的其他代谢变化协同作用，修饰被称为组蛋白的蛋白质。这些蛋白质是细胞内DNA缠绕包装的结构。添加到组蛋白上的小化学标记可以影响哪些基因被激活，而无需改变底层DNA序列。
这些修饰使部分DNA更易被访问，从而允许细胞激活参与组织再生的基因。在禁食期间，携带这些修复程序的一群肠道细胞数量增多。
实际上，禁食帮助这些细胞预先准备好在损伤发生时所需的生物指令。当肠道随后暴露于辐射时，这些准备好的细胞可以增殖并帮助重建受损的肠道内壁。
一种肠道细菌被证明对恢复至关重要
为了确定AKK在这一过程中的重要性，研究人员选择性地去除了这种细菌。没有它，禁食不再产生同样的再生益处。
更能说明问题的是，只有当这种细菌与禁食相结合被恢复时，保护性反应才会重新出现。这表明，任何一个单独成分都不足以重现研究中观察到的全部效果。
结果表明，禁食的作用不仅仅是暂时改变肠道代谢。它与AKK一起，在辐射暴露前改变肠道细胞的活性，使其进入一种在损伤发生后支持更高效恢复的状态。
通过揭示营养、肠道细菌和细胞再生之间的这种联系，研究人员发现了一种增强身体对组织损伤反应的潜在新方法。这一发现对于在癌症治疗期间保护健康器官可能具有特殊价值。
肠道细菌能否使癌症治疗更安全？
尽管结果令人鼓舞，但该研究仍处于临床前阶段。还需要更多的研究来确定相同的保护机制是否在人体中起作用，以及它能否安全地改善接受放射治疗的患者的治疗效果。
一种可能性是，新发现的这一通路可用于帮助其他健康组织从癌症治疗中恢复。研究人员对具有快速分裂细胞的组织尤其感兴趣，包括骨髓，因为这些组织也可能遭受治疗相关的损伤。
如果进一步的研究支持这些发现，临床试验最终可能会探索激活这种修复机制是否对接受腹部放射治疗的患者有益。
重要的是，这一发现还可能提供无需患者禁食即可实现这些效果的方法。涉及有益细菌或其产生的分子的治疗，有可能刺激类似的修复过程，同时避免癌症护理期间限制饮食的实际困难。
“禁食对癌症患者来说并不总是可行的，这项研究支持了其他几种增强治疗后恢复的潜在方法，”Rai说。“无论是通过饮食干预、靶向微生物还是其代谢产物，目标都是在患者接受所需癌症治疗的同时，更有效地帮助修复健康组织。”
该研究由美国国立卫生研究院（NIH）下属的国家癌症研究所（NCI）以及德克萨斯州癌症预防与研究所（CPRIT）资助。