限時飲食讓細胞自噬幫你「排毒」，但可別吃宵夜了

　　限制時間飲食（Time-restricted feeding， TRF），是近年來受關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現，飲食限制是一種高度保守性的延緩衰老并促進長壽的干預策略。

　　長期以來，對飲食限制調節衰老和長壽的絕大部分研究以食物中提供能量的營養物質為對象，探究它們是如何參與該過程及相應的分子機制。例如，有研究發現，對于肥胖人群而言，16 小時的 TRF 可以安全有效地降低體重、內臟脂肪、低密度脂蛋白膽固醇、糖化血紅蛋白水平。

　　隨著日升日落，我們的機體活動隨著光線的變化，存在著「睡眠-覺醒」的晝夜節律性變化。與此同時，我們也存在飲食的節律，即「進食-禁食」的周期，由于 TRF 控制喂食的時間，而不是營養或熱量，因此 TRF 有可能依賴于晝夜調節功能，不過其作用的潛在分子機制尚不清楚。

　　哥倫比亞大學瓦格洛斯內科和外科學院發育與遺傳系的研究團隊在國際頂尖期刊 Nature 發表了題為 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記物的出現；同時，他們還發現，iTRF 介導的壽命延長既需要晝夜調節，也需要自噬的參與。

　　由于在人類衰老過程中，晝夜節律調節和自噬都是高度保守的過程，因此，這項工作強調了行為或藥物干預刺激晝夜節律調節自噬的可能性，可能會為人們提供類似的健康益處，如延緩衰老和延長壽命。

　　主要研究內容

　　首先，研究人員測試了四種 iTRF 飲食方案，通過試驗和結果評估，他們確定了一個中間時間段的喂養策略，發現這種策略可以穩健地延長壽命。

　　為了排除能量限制導致的壽命延長，他們在 iTRF 恢復期進行補償性攝食，使其平均食物消耗量相對于對照組略有增加，結果仍然沒有改變壽命延長的事實。

　　因此，iTRF 并不通過限制營養攝入來延長壽命。同樣地，他們的實驗結果還表明 iTRF 介導的壽命延長可以獨立于日常蛋白質限制介導的長壽。

　　為了評估 iTRF 的抗衰老作用，他們檢測了已知的與年齡相關的肌肉/神經元功能、蛋白質聚集和腸道功能的變化。

　　首先，為了評估整體肌肉/神經元功能，他們測試了果蠅的攀爬能力。與自由飲食的果蠅相比，iTRF 的果蠅表現出較低的年齡相關性攀爬能力下降；為了測量與年齡相關的蛋白質聚集的保守標記，他們對從 iTRF 前和 iTRF 后的果蠅和隨意飲食的果蠅提取物中進行泛素蛋白的檢測，結果發現，與對照組果蠅相比，iTRF 果蠅的不溶部分水平降低，表明與衰老相關的蛋白質聚集較少。

　　總之，這些結果表明，與隨意飲食對照組相比，iTRF 降低了多個衰老參數，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，但控制喂食時間，所以研究人員接下來探究了晝夜節律在其中的作用。前期有研究表明，TRF 方案可增強晝夜基因的表達。為了證實 iTRF 的效果，他們每 4 小時對自由采食和 iTRF 喂養的動物進行定量實時熒光定量分析。結果發現，iTRF 的確可以上調節律相關基因 Clk，per 和 tim 的表達幅度，特別是在夜間/禁食期。因此，與其他 TRF 方案相似，iTRF 可增強晝夜基因表達。

　　為了檢驗晝夜節律是否對 iTRF 介導的壽命延長是必需的，他們比較了幾種晝夜節律相關基因突變體及其在隨意飲食和 iTRF 飲食中的遺傳對照。結果表明，對照組在 iTRF 上表現出顯著的壽命延長，而晝夜節律基因突變組則沒有。所以說，iTRF 介導的壽命延長需要一個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，而饑餓會誘導細胞自噬這一生物學過程，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 在果蠅體內是否受生物鐘調控。與其他模型生物和細胞培養結果一致，Atg1 和 Atg8a 在果蠅中均受晝夜節律調節，且在夜間達到高峰。

　　與晝夜節律基因類似，在對照組中 iTRF 增強了自噬基因 Atg1 和 Atg8a 的夜間表達，但在 per01 突變體中沒有該變化。因此，這兩個關鍵的自噬基因的表達是由 iTRF 調控和增強的，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）介導的基因敲降技術來降低 Atg1 和 Atg8a 的表達。結果發現，在野生型組中，抑制 Atg1 和 Atg8a 可阻止 iTRF 介導的壽命延長，而在 per01 突變體中則無影響。

　　所以說，這些數據表明，自噬的激活對 iTRF 介導的壽命延長是必要的。

　　iTRF 需要晝夜節律的自噬

　　最后，為了檢測自噬的晝夜節律調控是否影響 iTRF 介導的健康益處，研究團隊開發了晝夜節律啟動子和 UAS-GAL4 系統。他們使用 per-GAL4 和 tim-GAL4 分別驅動針對 Atg1 和 Atg8a 的 RNAi 構建體系在夜間高表達和白天低表達。結果表明，夜間 Atg1 和 Atg8a 敲低的果蠅對 iTRF 沒有反應，表明夜間 Atg1 和 Atg8a 表達是 iTRF 介導的壽命延長所必需的。

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

　　所以說，增強晝夜調節的自噬才是 iTRF 介導的壽命延長的主要機制。后續藥物的干預實驗同樣證明了這一點。因此，上述這些數據表明，夜晚特異性的 Atg1 表達增強對于 iTRF 介導的壽命延長是必要和充分的。

　　結語

　　衰老是死亡的一個主要風險因素，它引發了導致代謝、心血管和神經退行性疾病的病理過程。作為一種簡單的飲食干預策略，iTRF 似乎既有效又多效，對多種組織有益，并提供了一種潛在的對抗衰老的新方法。

　　這項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 對于 iTRF 的抗衰老和延長壽命的益處是必要且充分的，iTRF 介導的壽命延長需要一個有功能的晝夜節律鐘。隨著細胞自噬靶點的多樣性，識別 iTRF 介導的主要組織和特定靶點并將其與自噬相關的健康益處相關聯是未來工作的重點。

　　「我們發現限時飲食發揮延長壽命的好處，需要正常的晝夜節律，也需要自噬反應。」本研究的通訊作者 Mimi Shirasu-Hiza 教授說，「缺少任何一個要素，飲食就不會讓動物長壽。」

　　這也就是說，禁食的時機非常關鍵，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生改變