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说起断食，各位读者的第一反应是什么呢？是几年前火遍全网的各种断食方法，还是以失败告终的轻断食减肥临床研究？
虽说热度浮浮沉沉，但科学家们并没有停止对断食的探索，毕竟改善人体代谢状态的作用，并不会只体现在减肥上，也许某种断食策略就能带来意外之喜。
陆军军医大学西南医院心血管内科张志辉教授、李旻典教授团队与北京大学医学部黄超兰教授团队合作，最新发表在《自然·代谢》（Nature Metabolism）上的一项研究就首次揭示：断食或许还能增强跑步能力！
这项研究采用白天限制性断食（DRF）的方法，即只允许小鼠们在清醒时段进食，从而通过调节代谢生物钟，改善线粒体功能和脂质代谢状态，使小鼠的跑步耐力（running endurance）比夜晚进食或自由进食的同类增强了近100%，“跑出了职业水平”，研究还发现了起到关键调控作用的基因[1]。
论文首页截图
从代谢机制层面来说，断食和跑步等耐力训练其实有相似之处，骨骼肌在两种状态下都需要保留葡萄糖，以备更好地运动或求生。此前已经有研究发现，合理的断食（斋月模式）辅以锻炼，能够维持乃至增强有氧运动能力[2]。
而本次研究则把视角进一步扩大，探索断食、代谢生物钟和跑步耐力的关系。研究采用的DRF断食法，是指把小鼠的进食时间限制在每日9-21时（对应小鼠生物钟的白天），在为期3周的DRF、自由进食或夜晚限制性断食（NRF，与DRF时段恰好相反）后，研究者们以跑轮实验来评估不同组小鼠的跑步耐力。
不跑不知道，一跑吓一跳。首先接受评估的“久坐小鼠”（sedentary mice）中，DRF组雌性小鼠的跑动距离和跑动时间，分别是NRF组和自由进食（AL）组小鼠的1.8倍和2.5倍，雄性小鼠中也观察到相似改变。而且NRF组和AL组小鼠日间自主活动及食量均无差异，说明跑步耐力改变与这些因素无关。
不同组小鼠跑步耐力的对比，DRF组格外抢眼
小鼠跑步耐力的改变，还伴随着肌肉层面的变化：DRF组小鼠腓肠肌中的快缩型肌纤维（fast-twitch myofibres）比例上升，且腓肠肌的氧化生物活性增强、糖酵解活性下降；同时，小鼠肝脏和肌肉中的糖原，以及内脏脂肪组织也明显减少。把实验对象换成经锻炼的小鼠时，研究者们也得到了相似的结果。
接下来就该分析代谢生物钟的作用了。实验显示，敲除关键生物钟基因Per1/Per2后，DRF即无法改善小鼠的跑步耐力；而DRF、NRF两种不同时段的断食，对代谢生物钟相关基因表达的影响也不同，例如与DRF时段高度同步的，主要是线粒体脂质代谢相关基因。
DRF/NRF对线粒体脂质代谢相关基因表达的影响
代谢组学和蛋白组学分析也证实，DRF/NRF对肌肉代谢产物的昼夜变化有显著影响，DRF主要会影响氨基酸和脂肪酸代谢过程中的多种关键物质（如瓜氨酸、戊酰基肉碱等），从而重编程肌肉代谢状态，有效改善线粒体代谢功能，让肌肉更好地抵抗长时间跑动导致的疲劳和能量消耗。
DRF/NRF对脂质和血糖代谢影响不同，也产生了不同的结果
参与上述过程的关键脂质代谢调控基因，主要是Perilipin-5（Plin5）和丙酮酸脱氢酶激酶4（PDK4），它们在DRF开始时也达到了表达水平的顶峰，其中Plin5的作用最为突出：把小鼠体内的Plin5敲除后，就可引发相似的代谢产物（酰基肉碱等）昼夜改变，从而完全复现DRF改善跑步耐力的效果。
《自然·代谢》同步发表的评论文章认为，人体的代谢生物钟远比小鼠复杂，因此DRF断食法对人体运动耐力和代谢状态的影响还需进一步阐明，组织相关的临床研究有望一举两得，同时提供可行性和机制层面的证据。话虽然暂时得这么说，但是如果晚上不吃、跑步就能脚下生风，听起来还真有点酷呢。
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参考文献：
[1]Xin H, Huang R, Zhou M, et al. Daytime-restricted feeding enhances running endurance without prior exercise in mice[J]. Nature Metabolism, 2023.
[2]Al-Nawaiseh A M, Bataineh M F, Kilani H A, et al. Time-restricted feeding and aerobic performance in elite runners: Ramadan fasting as a model[J]. Frontiers in Nutrition, 2021, 8: 718936.
本文作者丨谭硕
