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只在晚上吃饭,竟可能有这种好处!《自然》子刊提出反常识结论

Daytime-restricted feeding enhances running endurance without prior exercise in mice

作者:Xin, Haoran, Huang, Rongfeng, Zhou, Meiyu, Chen, Jianghui, Zhang, Jianxin, Zhou, Tingting, Ji, Shushen, Liu, Xiao, Tian, He, Lam, Sin Man, Bao, Xinyu, Li, Lihua, Tong, Shifei, Deng, Fang, Shui, Guanghou, Zhang, Zhihui, Wong, Catherine C. L., Li, Min-Dian

Nature Metabolism:2023/06/26

摘要:

Physical endurance and energy conservation are essential for survival in the wild. However, it remains unknown whether and how meal timing regulates physical endurance and muscle diurnal rhythms. Here, we show that day/sleep time-restricted feeding (DRF) enhances running endurance by 100% throughout the circadian cycle in both male and female mice, compared to either ad libitum feeding or night/wake time-restricted feeding. Ablation of the circadian clock in the whole body or the muscle abolished the exercise regulatory effect of DRF. Multi-omics analysis revealed that DRF robustly entrains diurnal rhythms of a mitochondrial oxidative metabolism-centric network, compared to night/wake time-restricted feeding. Remarkably, muscle-specific knockdown of the myocyte lipid droplet protein perilipin-5 completely mimics DRF in enhancing endurance, enhancing oxidative bioenergetics and outputting rhythmicity to circulating energy substrates, including acylcarnitine. Together, our work identifies a potent dietary regimen to enhance running endurance without prior exercise, as well as providing a multi-omics atlas of muscle circadian biology regulated by meal timing.

身体耐力和能量保存对野外生存至关重要。然而,目前尚不清楚用餐时间是否以及如何调节身体耐力和肌肉昼夜节律。在这里,我们发现,与随意喂食或夜间/清醒时间限制喂食相比,白天/睡眠时间限制喂食(DRF)在雄性和雌性小鼠的整个昼夜节律周期中都能提高100%的跑步耐力。全身或肌肉中昼夜节律时钟的消融消除了DRF的运动调节作用。多组学分析显示,与夜间/清醒时间限制的喂养相比,DRF有力地携带了线粒体氧化代谢中心网络的昼夜节律。值得注意的是,肌肉特异性敲低肌细胞脂滴蛋白周脂素-5在增强耐力、增强氧化生物能量学和向循环能量底物(包括酰基肉碱)输出节律性方面完全模仿DRF。总之,我们的工作确定了一种有效的饮食方案,可以在没有事先锻炼的情况下增强跑步耐力,并提供了一个受用餐时间调节的肌肉昼夜节律生物学的多组学图谱。


图片来源:Unsplash

近些年来,间歇性禁食或间断禁食受到了代谢领域的众多关注,顾名思义,其就是将进食的时间严格控制在一个特定的时间段内。这种饮食方法比直接的限制热量法要更容易接受,并且一些临床试验也显示其有着控制体重的作用,因此更受减肥人群的追捧。

不过,一天有24小时,禁食的这个时间段究竟是哪个区间仍有争议。目前,大多数研究都是支持将进食时间限制在白天(符合人类节律的活动期)的10-12小时。小鼠实验显示,与任何时间都进食的小鼠相比,只在活动期进食的小鼠患糖尿病和脂肪肝的风险要更小。

还有一些人类临床试验发现,将进食时间控制在上午和中午,可以改善血糖代谢,帮助维持健康体重。而晚上工作和进食的人群,患糖尿病的风险要更高。

但如果执行间歇性禁食后,只在静息期吃东西会怎么样呢?最近,《自然-代谢》的研究就为夜间进食正名,小鼠只在静息期进食可以显著提升运动耐力,并且还可以增强肌肉功能,研究者推测这或许意味着人类只在晚上进食能成为强健肌肉的潜在方式。


作者选取了一批小鼠,并给它们提供了健康的谷物饮食,只是进食的时间点不同,一些小鼠会在白天或夜晚收到食物,一些则一天之中随时都能吃到食物。特殊的进食模式持续了3周。

随后,这些小鼠被指派参加了运动能力测试,与夜间进食和随时进食的小鼠相比,只在白天进食的小鼠在跑步机测试中表现更好,它们跑步的时间更长,跑步距离也是其他小鼠的两倍。

值得一提的是,由于小鼠是夜间活动习性,因此它们的作息与人类是相反的,白天进食其实恰好相当于它们在静息期间进食

而白天静息期进食的小鼠之所以在跑步上表现更好,是因为它们会拥有更适合运动的肌肉纤维组成,这有助于增强它们跑步时的耐力。

▲小鼠限制在白天静息期进食,可以增加肌肉耐力表现(图片来源:参考资料[1])

根据肌肉样本分析,不同的时间点进食会影响骨骼肌的代谢,其中小鼠在白天静息期进食,会降低肌肉中一个名为perilipin-5的蛋白水平,该蛋白与肌肉中的脂质滴和线粒体能量代谢具有联系。

为了验证perilipin-5是否就是影响肌肉功能的原因,作者设法人为敲除了一批小鼠肌肉中的perilipin-5蛋白,这些小鼠不再限制进食时间。结果它们在跑步机测试中同样表现优异,可以保持长时间的跑步。除了运动耐力提高,这些小鼠的骨骼肌纤维类型中,与快速收缩氧化代谢相关的肌纤维增多,而糖酵解肌纤维比例下降。

研究者指出,对应在人类习性时,我们可能需要在白天几乎不吃东西,而在晚上吃一顿丰盛的晚餐,这样或能获得类似的肌肉增强效果。由于小鼠执行了3周的特殊限制禁食,人类可能要在长达数月的时间里坚持静息期吃东西。

当然,这都需要进行人类临床试验进行验证。根据其他专家的评论,在确认人类可行之前,作者未来还需要解决一些潜在问题,比如新研究并没有关注只在静息期进食与糖尿病、脂肪肝的联系,长期执行这一方式的人会有哪些副作用是需要进一步探明的。而小鼠食用的都是谷物饲料,饮食的种类可能也在其中起到了一定的作用。

参考资料:
[1] Eating at night could boost your muscles and help you run for longer. Retrieved June 27, 2023 from https://www.newscientist.com/article/2379756-eating-at-night-could-boost-your-muscles-and-help-you-run-for-longer/
[2] Xin, H., Huang, R., Zhou, M. et al. Daytime-restricted feeding enhances running endurance without prior exercise in mice. Nat Metab (2023). https://doi.org/10.1038/s42255-023-00826-7

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