摘要:近日,陆军军医大学的张志辉、李旻典及其团队在《细胞·代谢》期刊上发表了一项突破性研究,揭示了通过模仿人类斋月禁食方案来提高运动表现的新方法。该研究不仅深化了我们对昼夜节律与运动代谢之间联系的理解,还为优化运动效果提供了新视角。
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近日,陆军军医大学的张志辉、李旻典及其团队在《细胞·代谢》期刊上发表了一项突破性研究,揭示了通过模仿人类斋月禁食方案来提高运动表现的新方法。该研究不仅深化了我们对昼夜节律与运动代谢之间联系的理解,还为优化运动效果提供了新视角。
在这项研究中,研究人员试图探索饮食时间如何影响运动表现,并通过模拟斋月禁食的方式——即日间限制饮食(DRF)实验,观察其对小鼠运动耐力的影响。研究发现,特定时间段的进食可以调节脂肪细胞的“生物钟”,从而增强脂肪供能效率,显著提升小鼠的运动耐力。
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为了探究这一现象背后的机制,研究人员设计了两种饮食方案:日间限制饮食(DRF)和夜间限制进食(NRF)。实验中,接受DRF的小鼠仅在白天(光照期)进食,而夜间(黑暗期)则禁食。样本每4小时采集一次,跨越两个完整的昼夜周期,利用多组学分析技术系统地研究了这两种饮食方案对小鼠性腺白色脂肪组织(GWAT)中昼夜节律性代谢的影响。
结果显示,在DRF饮食下,小鼠脂肪细胞中的AMPKα2信号通路活性发生了节律变化。AMPKα2是细胞内重要的营养感应通路,参与调节脂肪细胞的代谢和能量平衡。研究人员发现,这种节律变化与进食时间同步,有助于将脂肪与肌肉之间的代谢协调一致,从而提高小鼠的运动耐力。
进一步实验表明,敲低脂肪细胞中的AMPKα2基因(Prkaa2)会导致小鼠跑步耐力受损,验证了AMPKα2信号通路在提升运动表现中的关键作用。此外,通过遗传学手段干扰脂肪细胞的核心时钟基因Bmal1和Clock后,小鼠在DRF饮食下的高强度运动表现显著下降,证实了脂肪细胞时钟系统的重要性。
研究表明,在DRF条件下,AMPKα2信号通路不仅能调控运动相关血清代谢物(如琥珀酸、乳酸等)的昼夜节律,还能优化脂肪组织中的脂质代谢(游离脂肪酸、三酰甘油),并通过调控酰基辅酶A代谢相关基因(Slc27a1、Dgat1)的节律性表达,确保脂肪与肌肉之间的代谢同步性。同时,AMPKα2还通过影响肌肉时钟基因Bmal1、PGC-1α的表达,增强肌肉的线粒体代谢能力。
基于上述发现,研究人员假设在特定时间点激活AMPK可能对运动表现具有关键作用。为此,他们测试了特异性AMPK激活剂C29的效果。结果表明,在小鼠的生物黎明时刻(ZT12)给药C29也能显著提高小鼠的运动耐力,增加肌肉中氧化型肌纤维的比例,并调控肌肉时钟基因的表达。
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这项研究不仅揭示了脂肪组织在运动代谢中的重要作用,还为基于昼夜节律的药物干预提供了新的思路。例如,通过优化饮食时间或定时使用AMPK激活剂,可以最大化运动效果和代谢健康。此外,研究还提示,脂肪细胞AMPKα2信号通路通过调控酰基辅酶A代谢和肌肉时钟基因的表达,实现了脂肪与肌肉之间的跨组织代谢协调,这为理解器官间昼夜节律信号的传递机制提供了重要依据。
总之,这项研究为我们提供了一种全新的策略,通过调整饮食时间和激活特定信号通路,以提升运动表现和促进健康。未来的研究将进一步探讨这些发现对人体的影响,为个性化健康管理开辟新的途径。
参考
Chen, Jianghui, et al. "Dietary timing enhances exercise by modulating fat-muscle crosstalk via adipocyte AMPKα2 signaling." Cell Metabolism (2025).
来源:嘻嘻说健康