Post-fast refeeding enhances intestinal stem cell-mediated regeneration and tumourigenesis through mTORC1-dependent polyamine synthesis

多胺 mTORC1型 再生(生物学) 细胞生物学 干细胞 化学 生物 生物化学 PI3K/AKT/mTOR通路 信号转导
作者
Shinya Imada,Heaji Shin,Saleh Khawaled,Sven W. Meckelmann,Charles A. Whittaker,Renan Oliveira Corrêa,Dikshant Pradhan,Gizem Çalıbaşı Koçal,Luiza Nascentes Nascentes,Gabriele Allies,Pia Wittenhofer,Oliver J. Schmitz,Jatin Roper,Marco Aurélio Ramirez Vinolo,Chia‐Wei Cheng,Alpaslan Tasdogan,Ömer H. Yilmaz
出处
期刊:Research Square - Research Square 被引量:2
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-2320717/v1
摘要

Abstract For more than a century, fasting regimens have improved health, lifespan, and tissue regeneration in diverse organisms, including humans. However, how fasting and post-fast refeeding impact adult stem cells and tumour formation has yet to be explored in depth. Here, we demonstrate that post-fast refeeding increases intestinal stem cell (ISC) proliferation and tumour formation: Post-fast refeeding augments the regenerative capacity of Lgr5+ intestinal stem cells (ISCs), and loss of the tumour suppressor Apc in ISCs under post-fast refeeding leads to a higher tumour incidence in the small intestine and colon than in the fasted or ad libitum (AL) fed states. This demonstrates that post-fast refeeding is a distinct state. Mechanistically, we discovered that robust induction of mTORC1 in post-fast-refed ISCs increases protein synthesis via polyamine metabolism to drive these changes, as inhibition of mTORC1, polyamine metabolite production, or protein synthesis abrogates the regenerative or tumourigenic effects of post-fast refeeding. Thus, fast-refeeding cycles must be carefully considered when planning diet-based strategies for regeneration without increasing cancer risk, as post-fast refeeding leads to a burst not only in stem cell-driven regeneration but also in tumourigenicity.

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