間歇性禁食的好處奇點(diǎn)糕已經(jīng)講過(guò)很多次了，雖然真的很難做到，但是能變瘦，還能變長(zhǎng)壽，對(duì)大家來(lái)說(shuō)吸引力真的很強(qiáng)。那么，已經(jīng)講過(guò)很多次的間歇性禁食，又有什么新花活兒了呢？

這次，《自然》雜志刊登了哥倫比亞大學(xué)研究人員的新成果[1]，他們發(fā)現(xiàn)，在果蠅中，采取一種特殊的間歇性限時(shí)禁食方案（這個(gè)方案咱們等下用圖片詳解），可以讓果蠅的壽命和健康壽命都顯著延長(zhǎng)，果蠅的肌肉和神經(jīng)元功能增強(qiáng)，與年齡相關(guān)的蛋白的積累減少，雌性果蠅的壽命延長(zhǎng)了18%，雄性延長(zhǎng)了13%。

更重要的一點(diǎn)是，他們揭示了這些現(xiàn)象背后的機(jī)制，涉及到自噬和晝夜節(jié)律兩個(gè)方面，即，夜間禁食特異性誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬是壽命延長(zhǎng)的充分必要條件。

論文標(biāo)題截圖

限制時(shí)間的間歇性禁食通常情況下只是規(guī)定在一天中的特定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)食，但不限制熱量，因此它們的好處可能與晝夜節(jié)律有關(guān)，不過(guò)在此之前，這一點(diǎn)還沒(méi)有得到證實(shí)。

這次，研究人員先比較了四種禁（進(jìn)）食方案對(duì)果蠅壽命的影響，第一種作為對(duì)照組，24小時(shí)無(wú)限制進(jìn)食；第二種是標(biāo)準(zhǔn)的限時(shí)禁食，白天12小時(shí)進(jìn)食，夜晚12小時(shí)禁食；第三種是隔天禁食，24小時(shí)禁食，24-48小時(shí)無(wú)限制進(jìn)食；第四種就是間歇性限時(shí)禁食（iTRF），如下圖所示。

iTRF和對(duì)照組（Ad lib）方案的對(duì)比，研究采用Zeitgeber time（ZT），禁食開(kāi)始于ZT6，也就是開(kāi)始有光照后的第6小時(shí)，ZT0-6階段可以隨意進(jìn)食（feed），然后禁食18小時(shí)（fast），以48小時(shí)（參考Day 10 & Day 11）為一個(gè)完整周期

和對(duì)照組相比，只有iTRF能夠顯著延長(zhǎng)果蠅的壽命，在第10-40天，雌性的平均壽命延長(zhǎng)了超18%，雄性也有13%，第二種標(biāo)準(zhǔn)限時(shí)禁食和對(duì)照組沒(méi)有明顯差異，第三種則縮短了果蠅的壽命。

除了平均壽命更長(zhǎng)，iTRF組果蠅的“身體素質(zhì)”也更強(qiáng)，它們與年齡相關(guān)的攀爬能力的下降更少，表明肌肉/神經(jīng)元功能更好。除此之外，與年齡相關(guān)的蛋白的積累更少，腸道干細(xì)胞的過(guò)度增殖更少、腸道屏障完整性和腸道微生物豐度優(yōu)于對(duì)照組。這些現(xiàn)象都表明，iTRF不僅延長(zhǎng)了果蠅的平均壽命，也延長(zhǎng)了它們的健康壽命。

iTRF組相比對(duì)照組年齡相關(guān)的攀爬能力的下降對(duì)比

iTRF是如何做到這一點(diǎn)的？實(shí)驗(yàn)顯示，iTRF組的果蠅在不禁食的日子里，會(huì)出現(xiàn)“代償性進(jìn)食”，導(dǎo)致和對(duì)照組相比，一個(gè)周期，也就是48小時(shí)內(nèi)的平均食物攝入量反而還略微增加了。所以，iTRF不是通過(guò)限制熱量達(dá)到延長(zhǎng)壽命的效果的。

除了熱量限制之外，飲食中蛋白質(zhì)的限制和胰島素樣信號(hào)的抑制也是已知的與果蠅壽命延長(zhǎng)有關(guān)的機(jī)制[2]，但研究人員發(fā)現(xiàn)，iTRF也不是通過(guò)這兩個(gè)機(jī)制延長(zhǎng)了果蠅的壽命的。

還有什么可能的機(jī)制呢？

前面我們提到過(guò)，iTRF限制的只有進(jìn)食時(shí)間，這很難不讓經(jīng)驗(yàn)豐富的研究人員想到晝夜節(jié)律，他們觀察到，iTRF拓寬了clock基因表達(dá)在白天的峰值，增加了period和timeless基因表達(dá)的振幅，尤其是在夜間/禁食階段，也就是說(shuō)，iTRF增強(qiáng)了晝夜節(jié)律基因的表達(dá)。

對(duì)于存在晝夜節(jié)律基因突變的果蠅，iTRF就無(wú)法延長(zhǎng)壽命了，同時(shí)，如果調(diào)整一下iTRF方案，讓禁食主要發(fā)生在白天，也是無(wú)法延長(zhǎng)壽命的。這表明，iTRF延長(zhǎng)壽命需要功能正常的晝夜節(jié)律的介導(dǎo)，并且在夜間禁食。

除了晝夜節(jié)律，他們還想到了自噬，自噬大家應(yīng)該也都熟悉，這個(gè)細(xì)胞“自我回收”的現(xiàn)象在2016年的時(shí)候獲得過(guò)諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，而恰好饑餓可以誘導(dǎo)自噬[3,4]。

自噬的發(fā)生過(guò)程

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，兩個(gè)關(guān)鍵的自噬基因Atg1和Atg8a的表達(dá)受到晝夜節(jié)律的調(diào)控，且在iTRF的條件下增加。Atg1和Atg8a在進(jìn)化上是保守的，與哺乳動(dòng)物的ULK1和LC3同源。

通過(guò)比較無(wú)遺傳缺陷和晝夜節(jié)律基因突變的iTRF和對(duì)照組的自噬標(biāo)志物信號(hào)強(qiáng)度、自噬潮（量化自噬的一種方法）以及自噬小體/自噬溶酶體的形成，研究人員發(fā)現(xiàn)，iTRF組禁食期間，無(wú)遺傳突變的自噬增強(qiáng)，自噬溶酶體形成增加，但突變的沒(méi)有這些現(xiàn)象。這說(shuō)明，iTRF確實(shí)能夠誘導(dǎo)自噬，且依賴于晝夜節(jié)律。

當(dāng)自噬的調(diào)控通路被抑制時(shí)，iTRF帶來(lái)的壽命延長(zhǎng)也受到了影響，也就是說(shuō)，自噬是一個(gè)必要條件。

在夜間敲低Atg1或Atg8a的果蠅即使嚴(yán)格執(zhí)行iTRF，也無(wú)法延長(zhǎng)壽命，因此，夜間Atg1和Atg8a的表達(dá)是iTRF介導(dǎo)的壽命延長(zhǎng)所必需的。

在沒(méi)有進(jìn)行iTRF，可以隨意進(jìn)食的果蠅中，通過(guò)夜間特異性過(guò)表達(dá)Atg1或Atg8a基因，也可以達(dá)到類似的壽命延長(zhǎng)的效果。由此，研究人員認(rèn)為，晝夜節(jié)律調(diào)控的夜間自噬的增強(qiáng)是iTRF果蠅壽命延長(zhǎng)的充分必要條件。同樣條件下進(jìn)行的研究也觀察到了與壽命延長(zhǎng)一致的健康壽命延長(zhǎng)的現(xiàn)象。

過(guò)表達(dá)Atg1（c）或Atg8a（d），果蠅壽命的對(duì)比

研究人員還嘗試通過(guò)藥理學(xué)方法增強(qiáng)了晝夜節(jié)律基因的表達(dá)，也達(dá)到了和iTRF同樣的效果。為什么這么做呢？研究的第一作者M(jìn)att Ulgherait博士表示：“任何類型的限制進(jìn)食都是很困難的，需要執(zhí)行者高度自律，如果我們能通過(guò)藥理學(xué)方法增強(qiáng)自噬，尤其是夜間自噬，那么獲得這種健康益處就變得簡(jiǎn)單多了。”[5]（奇點(diǎn)糕辣評(píng)：好貼心的科學(xué)家?。?/span>

雖然本研究已經(jīng)清楚地闡明了機(jī)制，但細(xì)胞自噬的靶點(diǎn)具有多樣性，包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核苷酸和細(xì)胞器，因此，研究人員指出，確定iTRF介導(dǎo)的自噬相關(guān)益處所涉及的主要組織和特定靶點(diǎn)是他們未來(lái)工作的主要挑戰(zhàn)[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1] https://www./articles/s41586-021-03934-0

[2] Partridge L, Alic N, Bjedov I, et al. Ageing in Drosophila: the role of the insulin/Igf and TOR signalling network[J]. Experimental gerontology, 2011, 46(5): 376-381.

[3] Hansen M, Rubinsztein D C, Walker D W. Autophagy as a promoter of longevity: insights from model organisms[J]. Nature reviews Molecular cell biology, 2018, 19(9): 579-593.

[4] Scott R C, Schuldiner O, Neufeld T P. Role and regulation of starvation-induced autophagy in the Drosophila fat body[J]. Developmental cell, 2004, 7(2): 167-178.

[5] https://www./news/intermittent-fasting-extends-healthspan-through-circadian-autophagy/