限時(shí)飲食讓細(xì)胞自噬幫你「排毒」，但可別吃宵夜了

　　限制時(shí)間飲食（Time-restricted feeding， TRF），是近年來受關(guān)注較多的一種飲食模式。在多種模式生物以及人類中的研究中均發(fā)現(xiàn)，飲食限制是一種高度保守性的延緩衰老并促進(jìn)長壽的干預(yù)策略。

　　長期以來，對(duì)飲食限制調(diào)節(jié)衰老和長壽的絕大部分研究以食物中提供能量的營養(yǎng)物質(zhì)為對(duì)象，探究它們是如何參與該過程及相應(yīng)的分子機(jī)制。例如，有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于肥胖人群而言，16 小時(shí)的 TRF 可以安全有效地降低體重、內(nèi)臟脂肪、低密度脂蛋白膽固醇、糖化血紅蛋白水平。

　　隨著日升日落，我們的機(jī)體活動(dòng)隨著光線的變化，存在著「睡眠-覺醒」的晝夜節(jié)律性變化。與此同時(shí)，我們也存在飲食的節(jié)律，即「進(jìn)食-禁食」的周期，由于 TRF 控制喂食的時(shí)間，而不是營養(yǎng)或熱量，因此 TRF 有可能依賴于晝夜調(diào)節(jié)功能，不過其作用的潛在分子機(jī)制尚不清楚。

　　哥倫比亞大學(xué)瓦格洛斯內(nèi)科和外科學(xué)院發(fā)育與遺傳系的研究團(tuán)隊(duì)在國際頂尖期刊 Nature 發(fā)表了題為 Circadian autophagy drives iTRF-mediated longevity 的文章，該研究借助果蠅這一模式生物，揭示了間歇性 TRF（iTRF）飲食方案能夠有力地延長果蠅的壽命，并推遲了肌肉和腸道中衰老標(biāo)記物的出現(xiàn)；同時(shí)，他們還發(fā)現(xiàn)，iTRF 介導(dǎo)的壽命延長既需要晝夜調(diào)節(jié)，也需要自噬的參與。

　　由于在人類衰老過程中，晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)和自噬都是高度保守的過程，因此，這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了行為或藥物干預(yù)刺激晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)自噬的可能性，可能會(huì)為人們提供類似的健康益處，如延緩衰老和延長壽命。

　　主要研究內(nèi)容

　　首先，研究人員測試了四種 iTRF 飲食方案，通過試驗(yàn)和結(jié)果評(píng)估，他們確定了一個(gè)中間時(shí)間段的喂養(yǎng)策略，發(fā)現(xiàn)這種策略可以穩(wěn)健地延長壽命。

　　為了排除能量限制導(dǎo)致的壽命延長，他們?cè)?iTRF 恢復(fù)期進(jìn)行補(bǔ)償性攝食，使其平均食物消耗量相對(duì)于對(duì)照組略有增加，結(jié)果仍然沒有改變壽命延長的事實(shí)。

　　因此，iTRF 并不通過限制營養(yǎng)攝入來延長壽命。同樣地，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明 iTRF 介導(dǎo)的壽命延長可以獨(dú)立于日常蛋白質(zhì)限制介導(dǎo)的長壽。

　　為了評(píng)估 iTRF 的抗衰老作用，他們檢測了已知的與年齡相關(guān)的肌肉/神經(jīng)元功能、蛋白質(zhì)聚集和腸道功能的變化。

　　首先，為了評(píng)估整體肌肉/神經(jīng)元功能，他們測試了果蠅的攀爬能力。與自由飲食的果蠅相比，iTRF 的果蠅表現(xiàn)出較低的年齡相關(guān)性攀爬能力下降；為了測量與年齡相關(guān)的蛋白質(zhì)聚集的保守標(biāo)記，他們對(duì)從 iTRF 前和 iTRF 后的果蠅和隨意飲食的果蠅提取物中進(jìn)行泛素蛋白的檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組果蠅相比，iTRF 果蠅的不溶部分水平降低，表明與衰老相關(guān)的蛋白質(zhì)聚集較少。

　　總之，這些結(jié)果表明，與隨意飲食對(duì)照組相比，iTRF 降低了多個(gè)衰老參數(shù)，并表明 iTRF 通過增加健康壽命和延緩衰老來延長壽命。

　　iTRF 需要完整的生物鐘

　　由于 iTRF 不改變飲食成分，但控制喂食時(shí)間，所以研究人員接下來探究了晝夜節(jié)律在其中的作用。前期有研究表明，TRF 方案可增強(qiáng)晝夜基因的表達(dá)。為了證實(shí) iTRF 的效果，他們每 4 小時(shí)對(duì)自由采食和 iTRF 喂養(yǎng)的動(dòng)物進(jìn)行定量實(shí)時(shí)熒光定量分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，iTRF 的確可以上調(diào)節(jié)律相關(guān)基因 Clk，per 和 tim 的表達(dá)幅度，特別是在夜間/禁食期。因此，與其他 TRF 方案相似，iTRF 可增強(qiáng)晝夜基因表達(dá)。

　　為了檢驗(yàn)晝夜節(jié)律是否對(duì) iTRF 介導(dǎo)的壽命延長是必需的，他們比較了幾種晝夜節(jié)律相關(guān)基因突變體及其在隨意飲食和 iTRF 飲食中的遺傳對(duì)照。結(jié)果表明，對(duì)照組在 iTRF 上表現(xiàn)出顯著的壽命延長，而晝夜節(jié)律基因突變組則沒有。所以說，iTRF 介導(dǎo)的壽命延長需要一個(gè)有功能且完善的生物鐘。

　　iTRF 需要自噬的參與

　　由于 TRF 涉及到禁食，而饑餓會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞自噬這一生物學(xué)過程，所以研究人員探索了自噬在其中的作用。他們首先使用 qRT-PCR 檢測了兩種保守的自噬基因 Atg1 和 Atg8a 在果蠅體內(nèi)是否受生物鐘調(diào)控。與其他模型生物和細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果一致，Atg1 和 Atg8a 在果蠅中均受晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)，且在夜間達(dá)到高峰。

　　與晝夜節(jié)律基因類似，在對(duì)照組中 iTRF 增強(qiáng)了自噬基因 Atg1 和 Atg8a 的夜間表達(dá)，但在 per01 突變體中沒有該變化。因此，這兩個(gè)關(guān)鍵的自噬基因的表達(dá)是由 iTRF 調(diào)控和增強(qiáng)的，并依賴于生物鐘。

　　為了直接檢測 Atg1 和 Atg8a 的作用，他們利用 RNA 干擾（RNAi）介導(dǎo)的基因敲降技術(shù)來降低 Atg1 和 Atg8a 的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在野生型組中，抑制 Atg1 和 Atg8a 可阻止 iTRF 介導(dǎo)的壽命延長，而在 per01 突變體中則無影響。

　　所以說，這些數(shù)據(jù)表明，自噬的激活對(duì) iTRF 介導(dǎo)的壽命延長是必要的。

　　iTRF 需要晝夜節(jié)律的自噬

　　最后，為了檢測自噬的晝夜節(jié)律調(diào)控是否影響 iTRF 介導(dǎo)的健康益處，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了晝夜節(jié)律啟動(dòng)子和 UAS-GAL4 系統(tǒng)。他們使用 per-GAL4 和 tim-GAL4 分別驅(qū)動(dòng)針對(duì) Atg1 和 Atg8a 的 RNAi 構(gòu)建體系在夜間高表達(dá)和白天低表達(dá)。結(jié)果表明，夜間 Atg1 和 Atg8a 敲低的果蠅對(duì) iTRF 沒有反應(yīng)，表明夜間 Atg1 和 Atg8a 表達(dá)是 iTRF 介導(dǎo)的壽命延長所必需的。

　　而夜晚特異性過表達(dá) Atg1 和 Atg8a 的果蠅不僅在隨意飲食中表現(xiàn)出類似 iTRF 的壽命延長，而且在 iTRF 上也沒有表現(xiàn)出額外的壽命延長。這表明，如果晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)的自噬已經(jīng)增強(qiáng)，那么 iTRF 沒有作用。

　　所以說，增強(qiáng)晝夜調(diào)節(jié)的自噬才是 iTRF 介導(dǎo)的壽命延長的主要機(jī)制。后續(xù)藥物的干預(yù)實(shí)驗(yàn)同樣證明了這一點(diǎn)。因此，上述這些數(shù)據(jù)表明，夜晚特異性的 Atg1 表達(dá)增強(qiáng)對(duì)于 iTRF 介導(dǎo)的壽命延長是必要和充分的。

　　結(jié)語

　　衰老是死亡的一個(gè)主要風(fēng)險(xiǎn)因素，它引發(fā)了導(dǎo)致代謝、心血管和神經(jīng)退行性疾病的病理過程。作為一種簡單的飲食干預(yù)策略，iTRF 似乎既有效又多效，對(duì)多種組織有益，并提供了一種潛在的對(duì)抗衰老的新方法。

　　這項(xiàng)研究確定了生物鐘基因（Tim， Per，Cyc 和 Clk）和必要的自噬基因 Atg1 和 Atg8a 對(duì)于 iTRF 的抗衰老和延長壽命的益處是必要且充分的，iTRF 介導(dǎo)的壽命延長需要一個(gè)有功能的晝夜節(jié)律鐘。隨著細(xì)胞自噬靶點(diǎn)的多樣性，識(shí)別 iTRF 介導(dǎo)的主要組織和特定靶點(diǎn)并將其與自噬相關(guān)的健康益處相關(guān)聯(lián)是未來工作的重點(diǎn)。

　　「我們發(fā)現(xiàn)限時(shí)飲食發(fā)揮延長壽命的好處，需要正常的晝夜節(jié)律，也需要自噬反應(yīng)。」本研究的通訊作者 Mimi Shirasu-Hiza 教授說，「缺少任何一個(gè)要素，飲食就不會(huì)讓動(dòng)物長壽。」

　　這也就是說，禁食的時(shí)機(jī)非常關(guān)鍵，只有在夜晚禁食的果蠅壽命得到延長；而在白天禁食，晚上吃東西的果蠅壽命并沒有發(fā)生改變