近日,陆军军医大学张志辉、李旻典联合丹麦哥本哈根大学Jonas T. Treebak在Science Bulletin发表题为“Circadian nutrition: is meal timing an elixir for fatigue?”的展望文章,论述疲劳的代谢根源,总结营养生物钟(Circadian nutrition)的最新研究进展,提出用营养手段干预生物钟实现抗疲劳的理论框架和研究路径。
该文介绍疲劳的代谢根源、生物钟的细胞分子机制与代谢调控理论。疲劳是一种由多种因素引起的亚健康状态,表现为肌肉功能减弱、精力不足。运动能力和认知表现是评估疲劳水平的主要指标。转录因子BMAL1/CLOCK调控的转录-反馈基因表达环路是生物钟的核心分子机制,存在于几乎所有细胞中,形成细胞生理的昼夜节律。中枢生物钟位于下丘脑视交叉上核(SCN),调节外周器官组织的生物钟,产生机体行为、生理和代谢的昼夜节律;生物钟紊乱加速肥胖、糖尿病等代谢性疾病的发生发展(图1)。
图1 中枢与外周组织器官的生物钟调控行为、生理和代谢的昼夜节律(Created with BioRender.com)
基于最新研究成果,该文从肌肉收缩、睡眠、认知等方面分析生物钟如何从基因表达、新陈代谢和生理功能影响疲劳。进一步探讨营养生物钟的主要干预手段——限时进食(限制在不同时间进食)缓解肌肉疲劳、改善认知功能的作用机制(图2)。活动期限制进食(NRF,对应人的16:8间歇性禁食)增强肌肉和肝脏的昼夜节律,提高机体糖脂代谢,改善认知功能;通过中枢生物钟和肌肉生物钟的协同作用,延缓肌肉衰老。静息期限时进食(DRF,对应人的斋月禁食)激活肌肉生物钟介导的Plin5基因表达昼夜节律,增强肌肉代谢和运动耐力。
图2 进食时间通过中枢与外周生物钟影响疲劳(Created with BioRender.com)
最后,该文提出用营养手段干预生物钟实现抗疲劳的理论框架和研究路径。疲劳的昼夜节律调控机制将从生物标志物、生理和分子机制、与生理功能匹配的营养生物钟干预技术等三方面深入开展。该领域面临许多挑战,包括如何从基于小鼠的基础研究向医学应用转化。基于营养生物钟的研究有望为积极应对疲劳提供创新理论和策略。
陆军军医大学第一附属医院心血管内科、代谢生物钟与心血管病研究中心、老年心脑血管病教育部重点实验室张志辉是该文的第一作者,李旻典是通讯作者,晏露和丹麦哥本哈根大学Jonas T. Treebak教授为参与作者。
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