Cell | 间歇性禁食改善代谢的代价是什么？毛发健康可能是隐形受害者！

生物探索

2024-12-16 16:35发布于江苏科学领域创作者

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划重点

01研究发现间歇性禁食模式如16/8时间限制饮食和隔日禁食会对毛发再生产生显著抑制作用。

02该现象在小鼠实验和人类随机对照试验中均得到证实，并非源于总热量摄入减少或昼夜节律的改变。

03事实上，禁食期间激活的内分泌与局部微环境相互作用引发毛囊干细胞的氧化应激和凋亡。

04为此，研究者提出抗氧化剂、优化饮食策略以及调控干细胞代谢途径等潜在对策以减少禁食的副作用。

05未来研究需深入探讨禁食对不同干细胞和组织再生的影响，以在禁食与组织健康间找到平衡。

以上内容由腾讯混元大模型生成，仅供参考

引言

近年来，间歇性禁食（Intermittent Fasting, IF）因其可能带来的健康益处而受到广泛关注，从体重管理到代谢改善，禁食已然成为一股全球趋势。然而，在这片研究领域蓬勃发展的背景下，间歇性禁食对身体组织再生的潜在影响却鲜有深入探讨。皮肤，作为人体最大的器官，其毛发再生过程由毛囊干细胞（Hair Follicle Stem Cells, HFSCs）的周期性激活所驱动，这一复杂的生理过程不仅关系到外貌美观，更是组织再生和细胞功能协调的一个重要标志。
12月13日Cell的研究报道“Intermittent fasting triggers interorgan communication to suppress hair follicle regeneration”，发现，常见的间歇性禁食模式，如16/8时间限制饮食和隔日禁食，虽然对代谢健康可能有益，但会对毛发再生产生显著抑制作用。这一现象在小鼠实验以及人类随机对照试验中均得到证实。进一步研究表明，这种抑制并非源于总热量摄入减少或昼夜节律的改变，而是由禁食期间激活的内分泌与局部微环境相互作用所引起的。在禁食状态下，肾上腺与皮肤中真皮脂肪细胞的跨器官信号传递增强，大量自由脂肪酸释放到毛囊微环境中，引发毛囊干细胞的氧化应激和凋亡，进而导致毛发再生延迟甚至毛囊功能退化。
而且，这一机制在小鼠和人类中均表现出高度一致性。人类临床试验的数据显示，禁食会导致头发生长速度显著下降，毛干变细、毛发密度降低。这些发现为公众健康中的“间歇性禁食热潮”增添了一层新的复杂性：禁食虽在某些方面显现优势，但可能对组织再生和干细胞健康带来长期隐患。
该研究以全新的视角探索了间歇性禁食的“暗面”，并揭示了毛发再生与代谢状态之间的微妙平衡。对于那些热衷于通过禁食保持健康的人来说，该研究无疑敲响了一记警钟，也为未来针对干细胞保护和毛发健康的策略设计提供了重要启示。

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间歇性禁食的“惊喜”与“隐忧”
近年来，间歇性禁食（Intermittent Fasting, IF）成为了一种全球健康新风尚。从“16/8”时间限制饮食到隔日禁食，各种模式因其显著的减肥效果和潜在的代谢健康改善，迅速吸引了公众的关注。研究表明，间歇性禁食不仅可以帮助控制体重，还能提高胰岛素敏感性，改善血脂水平，并可能通过诱导细胞的自噬机制延缓衰老。
但这种看似完美的健康策略是否存在盲点？研究人员开始追问：禁食究竟对全身组织的再生和修复有何影响？毕竟，人体并非只需燃烧脂肪和控制血糖，还需要干细胞在组织更新与修复中扮演关键角色。然而，干细胞对禁食的反应却鲜为人知。
通过小鼠模型和人类随机对照试验，研究人员发现，尽管间歇性禁食在代谢改善方面带来诸多益处，但它对毛囊再生却产生了令人意想不到的抑制作用。在小鼠实验中，无论是16小时禁食还是隔日禁食，毛发的再生均出现显著延迟。这种现象也在临床试验中得到印证：参与试验的年轻健康人群在“18/6”模式下，其头发生长速度平均下降了18%，部分头发甚至出现了明显变细和密度下降。
进一步研究揭示，这一现象并非由热量摄入减少或昼夜节律紊乱引起，而是禁食期间激活的跨器官通信所致。在禁食状态下，肾上腺分泌的皮质醇与皮肤真皮脂肪细胞释放的自由脂肪酸相互作用，触发毛囊干细胞的氧化应激和凋亡。
这项研究为“间歇性禁食是否真的万能”这一问题注入了新的思考维度。它提醒我们，任何健康策略都并非十全十美，对其潜在风险的全面认识同样重要。对于那些热衷于间歇性禁食的人来说，这或许是重新审视禁食方式的时机。
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间歇性禁食抑制毛囊再生（Credit: Cell）

不同饮食干预模式的示意图（图A）
图A展示了实验中采用的三种饮食模式，包括全天自由进食（Ad Libitum, AL）、16/8时间限制饮食（Time-Restricted Feeding, TRF）和隔日禁食（Alternate-Day Fasting, ADF）。饮食时间从昼夜节律时间（ZT）12点开始，也即灯光关闭后的时间。
毛发再生进程的观察（图B）
图B显示了三种饮食模式下，雌性小鼠在从第60天（P60）到第156天（P156）期间毛发再生的动态变化。所有小鼠在实验开始时背部被剃毛，以观察毛发再生情况。结果表明，与自由进食的小鼠相比，16/8时间限制饮食和隔日禁食的小鼠毛发再生明显受阻。
毛发再生量化分析（图C）
图C对小鼠背部毛发再生的面积进行了定量分析。数据通过双因素方差分析（two-way ANOVA）进行统计。结果显示，与自由进食组相比，16/8时间限制饮食和隔日禁食组的毛发再生面积显著减少，提示禁食显著抑制毛囊再生。
皮肤组织的组织学分析（图D）
图D通过苏木精-伊红（H&E）染色显示了三组小鼠的皮肤组织结构。在禁食组中，毛囊停滞于延长的休止期（telogen phase）或早期生长期（early anagen phase），缺乏新生毛干的产生，而自由进食组毛囊则处于完全的生长期。
代谢状态监测数据（图E）
图E通过代谢笼实验，记录了小鼠在72小时内的代谢参数，包括食物摄入量、体重变化、水摄入量、呼吸商（VCO2/VO2）、氧气消耗量（VO2）以及能量消耗（kcal/h）。实验表明，禁食组的小鼠尽管食物摄入在总量上未显著减少，但能量消耗模式有所改变。此外，禁食对代谢健康具有一定改善作用，例如降低了呼吸商和增加了能量利用效率。

毛发再生的“幕后推手”：干细胞的秘密
毛发的生长并非简单的自然现象，而是由毛囊干细胞（Hair Follicle Stem Cells, HFSCs）精心协调的一场“幕后演出”。这些干细胞栖息在毛囊的特定区域——被称为“隆突区”（bulge）的小型微环境中，在这里它们保持着休眠状态，静静等待触发信号来启动再生过程。
毛发的再生经历周期性变化，包括生长期（anagen）、退化期（catagen）和休止期（telogen）。在休止期，毛囊干细胞处于“休眠”状态，表面看似平静，但实际上却在通过复杂的信号网络与周围的皮肤微环境保持对话。当生长期来临时，干细胞接收到激活信号后迅速“苏醒”，进入毛囊胚芽区域（hair germ），并开始增殖和分化为毛囊祖细胞。这些祖细胞进一步发展为毛囊的主要结构和生长动力，最终形成新的毛发。
然而，干细胞的作用远不止于此。研究表明，毛囊干细胞对外界环境和体内信号的变化非常敏感。例如，在禁食条件下，干细胞的代谢程序会受到影响。研究人员通过小鼠模型发现，禁食引发的自由脂肪酸释放和氧化应激信号，不仅阻止了毛囊干细胞的正常激活，还导致部分活跃干细胞发生凋亡。实验数据显示，在隔日禁食（ADF）模式下，仅24小时的禁食就能使活跃的毛囊干细胞数量减少高达90%，而这直接导致毛发再生的显著延迟。
干细胞的动态平衡，依赖于它们在激活和休眠之间的切换能力，这一过程受到局部微环境和全身信号的共同调控。作为“幕后推手”，毛囊干细胞不仅是毛发生长的核心驱动力，更是反映身体代谢和环境适应能力的重要窗口。这些细胞的健康状态直接决定了毛发是否能够茁壮生长，甚至影响整体皮肤的再生能力。

禁食为何影响毛发生长？跨器官通信揭开谜底
禁食为何会对毛发再生产生如此深远的影响？研究揭示，这背后隐藏着一个复杂的跨器官通信网络：肾上腺与皮肤中真皮脂肪细胞的信号协作。
当机体进入禁食状态时，肾上腺迅速感知到营养供应的缺失，并启动生存适应机制。这一过程中，肾上腺通过下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴分泌皮质醇和肾上腺素等激素，调节全身代谢以优先维持生命所需的关键功能。然而，这些激素也对皮肤中的真皮脂肪细胞产生了深远的影响。研究表明，在禁食状态下，皮质醇和肾上腺素激活了真皮脂肪细胞的脂解作用，释放大量自由脂肪酸（Free Fatty Acids, FFAs）进入毛囊微环境。
这些自由脂肪酸并非毫无影响。实验发现，在毛囊微环境中，自由脂肪酸水平的急剧升高会显著破坏毛囊干细胞的正常代谢程序。毛囊干细胞被迫从优先利用葡萄糖的糖酵解路径，转向对脂肪酸的β氧化。这种代谢切换会导致线粒体内活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）水平激增，干细胞受到氧化应激损害，最终触发凋亡。研究数据显示，在隔日禁食（ADF）模式下，仅24小时的禁食就能导致90%以上的活跃干细胞死亡。
更令人惊讶的是，这种机制在人体中也得到了验证。临床试验发现，禁食模式会导致人体血液中自由脂肪酸和皮质醇水平显著升高，头发生长速度因此下降，毛发变细、密度减弱。研究者指出，这种跨器官通信机制可能是一种进化适应——在营养短缺时，身体优先保护生命关键器官如大脑，而暂时牺牲外周组织的再生功能。

对抗禁食负面效应的可能对策：从抗氧化到干细胞保护
间歇性禁食作为一种广受推崇的健康干预方式，其负面效应令人担忧，但也为研究人员提供了探索干预策略的契机。针对禁食导致的毛囊干细胞（HFSCs）氧化应激和凋亡，研究提出了一系列潜在对策，从抗氧化到优化饮食，或许能为减少其副作用带来希望。

抗氧化剂的潜力
研究发现，自由脂肪酸（FFAs）诱导的线粒体活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）过量，是毛囊干细胞损伤的主要原因。因此，提升抗氧化能力成为了重要干预思路。在小鼠实验中，局部使用抗氧化剂维生素E显著降低了禁食引起的干细胞凋亡，并改善了毛发再生延迟现象。此外，通过基因工程手段过表达抗氧化酶催化酶（Catalase, CAT），同样有效减轻了禁食的负面效应。这些结果表明，抗氧化治疗可以缓解FFAs引发的氧化应激，为毛囊干细胞提供保护。

优化饮食策略
除了直接对抗ROS，优化饮食策略也可能减少禁食的负面影响。例如，延长每日的进食窗口可以显著缓解毛发再生受抑现象。在小鼠实验中，从16/8禁食调整为12/12时间限制饮食后，毛发再生几乎恢复正常。研究人员推测，更短的禁食时间减少了自由脂肪酸的释放，从而降低了对干细胞的破坏性影响。这为人们设计个性化禁食计划提供了参考。

从机制到实践：干细胞保护的新方向
研究还提出，通过调控干细胞的代谢途径来增强其抗压能力也是可行之道。通过阻断毛囊干细胞中脂肪酸β氧化的关键酶CPT1A，小鼠的干细胞凋亡显著减少，而毛发再生能力显著提升。这一发现为开发靶向性药物提供了基础。

对我们而言，这些对策虽然仍需进一步验证，但它们为平衡禁食的益处与潜在风险提供了重要启示。通过科学干预，我们或许能够在健康改善与组织再生之间找到最佳平衡点，让禁食不仅益于代谢健康，更能守护毛发和干细胞的长久活力。

禁食对再生医学的启示
毛发再生的抑制仅仅是间歇性禁食对再生医学影响的冰山一角。毛囊干细胞（HFSCs）的健康状态与功能，是全身组织再生系统的缩影。这项研究不仅揭示了禁食对毛囊干细胞的破坏性影响，更为探索其他组织的再生机制和禁食的潜在风险提供了重要启示。

再生医学中的干细胞视角
干细胞是组织修复和再生的核心力量。研究表明，禁食通过诱导自由脂肪酸（FFAs）释放和活性氧（ROS）升高，可能对其他类型的干细胞，例如肠道干细胞、肌肉干细胞和造血干细胞，产生类似的损伤效应。这种跨组织的干细胞损伤可能会削弱全身再生能力，导致肌肉修复延迟、肠道屏障功能减弱，甚至免疫力下降。

生存适应还是再生代价？
从进化角度来看，禁食可能是一种生存适应策略。在食物稀缺的条件下，身体优先保护大脑等关键器官，将资源从外周组织再生中转移。然而，这种优先资源分配也意味着干细胞的长期健康可能受到威胁，尤其是在反复禁食的情况下。实验显示，长期禁食会显著减少毛囊干细胞的数量，甚至导致毛囊永久退化。这种现象可能也适用于其他组织，影响全身健康的长期维持。

如何在禁食与组织健康间找到平衡？
尽管禁食的代谢益处备受关注，但这一发现为其应用场景注入了更多复杂性。在未来，研究者需要更深入地理解禁食对不同干细胞和组织再生的影响。通过优化禁食模式，例如缩短禁食时间或设计个性化方案，或许能在不损害干细胞健康的情况下实现代谢改善。此外，抗氧化剂和干细胞保护策略的结合，也可能为应对禁食负面效应提供新的突破点。

这项研究为再生医学提供了全新的视角。它强调了代谢调控与组织再生之间的复杂联系，并为开发基于干细胞保护的精准健康干预提供了启示。随着研究的深入，禁食可能不仅是一种饮食方式，更可能成为调控全身再生能力和延缓衰老的重要工具。如何平衡其益处与风险，将是未来再生医学的一大课题。


参考文献


Chen H, Liu C, Cui S, Xia Y, Zhang K, Cheng H, Peng J, Yu X, Li L, Yu H, Zhang J, Zheng JS, Zhang B. Intermittent fasting triggers interorgan communication to suppress hair follicle regeneration. Cell. 2024 Nov 26:S0092-8674(24)01311-4. doi: 10.1016/j.cell.2024.11.004. Epub ahead of print. PMID: 39674178.



责编|探索君
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