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改变营养摄入会导致基因表达和功能变化。限时进食（time-restricted feeding, TRF）是一种新兴的营养干预方法，在每天8-10小时的时间窗口内摄入营养物质，从而对多种不同组织产生健康益处。这些益处包括改善血糖调节、运动能力、睡眠、血压、肝脏甘油三酯、血脂、心脏功能和肠道健康。肿瘤生长、癌症风险和神经退行性疾病的严重程度也有所降低。已有研究表明，TRF影响果蝇心脏、小鼠肝脏和肠道以及人类骨骼肌中转录组的昼夜波动，同时器官功能也发生改变。 美国索尔克生物研究所的Shaunak Deota等评估了自由进食（ad libitum feeding, ALF）或TRF小鼠，22个组织中转录组的昼夜变化。研究发现TRF影响了约80%的基因表达和/或节律性。代谢产物分析显示，TRF诱导了与主要代谢途径相关的基因节律性表达，并改善了肝脏中的营养代谢。 在这项研究中，试验小鼠被分为两组，一组自由进食，另一组被限制在每天9小时内进食。七周后，研究人员在白天或晚上的不同时间从22个器官和大脑中收集了组织样本，并分析了基因表达变化。样本包括肝脏、胃、肺、心脏、肾上腺、下丘脑、肾脏和肠道不同部位以及大脑不同区域的组织。 结果发现，TRF改变了约80%的基因表达水平和/或节律性。 研究人员分析了不同组织中的差异表达基因（图1）。其中，棕色脂肪组织、附睾白色脂肪组织和腹股沟白色脂肪组织中的差异表达基因最多（34%~46%），其次是肝脏、心脏、肌肉、下丘脑、肾上腺、胃、十二指肠、空肠（15%~30%）。TRF对回肠、肺、胰腺、脾脏和肾脏的影响很小（1%~7%）。 在≥9个组织中，TRF上调的基因包括Hspd1、Hspe1、Hsp90aa1、Hsp90ab1、P4ha1、Pabpc4、Acaca、Hmgcs2、Asns、Oas2、Cfd和Cyp2e1。这些基因参与蛋白质折叠/加工、RNA加工、固有免疫反应或代谢。在≥9个组织中，TRF下调的基因包括Lep、Nipsnap2、Adamts5、Npr3、Idh2、Eipr1和Pla2g5，它们参与炎症、血管系统、细胞内囊泡运输或代谢。 TRF上调的最主要通路包括脂肪酸分解代谢、蛋白质折叠/加工、RNA加工、溶酶体功能和核糖体生物发生。相反，TRF抑制的最主要通路包括氧化应激反应、免疫反应激活、死亡受体信号传导、甘油脂代谢和支链氨基酸降解。 进食和禁食与生物钟相互作用，从而影响昼夜节律、基因表达。虽然生物钟基因在ALF和TRF条件下都具有节律性，但TRF条件下的基因表达节律性在大多数组织中要高得多。因此，研究人员假设，在大多数组织中，基因表达节律并非仅由生物钟驱动（时钟依赖性），而是由进食-禁食周期产生的系统信号与内源性生物钟（时钟调节）结合起来，可能在调节外周器官的基因表达节律中发挥主导作用。 TRF逆转了衰老的几个特征，从而降低了炎症水平、增加了自噬、改善了RNA和蛋白质稳态，并增加了代谢通量。 总之，该研究发现将有助于指导人类限时进食，以治疗各种疾病。 参考文献：Deota S, Lin T, Chaix A, et al. Diurnal transcriptome landscape of a multi-tissue response to time-restricted feeding in mammals. Cell Metabolism,2022,35:150-165. DOI:https:///10.1016/j.cmet.2022.12.006  |
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