Fasting induces a highly resilient deep quiescent state in muscle stem cells via ketone body signaling

再生(生物学) 生物 酮症 细胞生物学 酮体 干细胞 内科学 心肌 内分泌学 癌症研究 医学 新陈代谢 糖尿病
作者
Daniel I. Benjamin,Pieter Both,Joel S. Benjamin,Christopher W. Nutter,Jenna H. Tan,Jengmin Kang,Léo Machado,Julian D.D. Klein,Antoine de Morrée,Soochi Kim,Ling Liu,Hunter Dulay,Ludovica Feraboli,Sharon M. Louie,Daniel K. Nomura,Thomas A. Rando
出处
期刊:Cell Metabolism [Cell Press]
卷期号:34 (6): 902-918.e6 被引量:36
标识
DOI:10.1016/j.cmet.2022.04.012
摘要

Short-term fasting is beneficial for the regeneration of multiple tissue types. However, the effects of fasting on muscle regeneration are largely unknown. Here, we report that fasting slows muscle repair both immediately after the conclusion of fasting as well as after multiple days of refeeding. We show that ketosis, either endogenously produced during fasting or a ketogenic diet or exogenously administered, promotes a deep quiescent state in muscle stem cells (MuSCs). Although deep quiescent MuSCs are less poised to activate, slowing muscle regeneration, they have markedly improved survival when facing sources of cellular stress. Furthermore, we show that ketone bodies, specifically β-hydroxybutyrate, directly promote MuSC deep quiescence via a nonmetabolic mechanism. We show that β-hydroxybutyrate functions as an HDAC inhibitor within MuSCs, leading to acetylation and activation of an HDAC1 target protein p53. Finally, we demonstrate that p53 activation contributes to the deep quiescence and enhanced resilience observed during fasting.
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