热量限制（CR）是指在不引起营养不良的情况下，将能量摄入慢慢减少20%至40%。热量限制延长了多种动物模型的寿命，降低了年龄相关疾病的风险，其中大多数疾病是由代谢功能障碍和炎症引起的。然而，延长每日禁食时间或将每日进餐时间与活动期相协调，即使不减少能量摄入，也可以改善模型生物的健康并延长其寿命。
近日，德克萨斯大学西南医学中心Joseph S. Takahashi、Carla B. Green等人揭示了禁食和减少卡路里饮食时间对热量限制疗效的具体贡献，这是通过雄性小鼠的寿命延长来估计的。成果发表在Science上。
前期研究局限性
在大多数啮齿动物 CR 研究中，对照组随意喂食 (AL)，而 CR 动物每天只喂一顿饭，其热量比 AL 组摄入的热量少 20% 到 40%。CR 动物在 2 小时内吃完大部分的日常口粮。因此，CR 研究无意中引入了定时或限时进食和延长每日禁食时间，这两种方法都可以改善健康，延缓衰老，而不依赖于CR。要弄清CR、禁食和喂养时间对啮齿动物寿命的影响并不容易。
新系统
因此，该课题组开发了一种系统，该系统可以像在标准 CR 研究中那样自动提供特定数量的食物，或者在特定时间以小餐形式提供。所有的老鼠都被关在 12 小时的光照和黑暗中以同步昼夜节律（内部生物钟），所有的笼子都配备了测量自愿转轮运动的轮子。
严格分组
为了评估单独卡路里对寿命的影响，他们将CR配给（相对于AL组减少30%的卡路里）分成每 160 分钟（CR-spread，即每天24小时内吃9餐）提供的九份相等的膳食，从而最大限度地减少长时间禁食的机会。为了评估禁食时间的贡献，他们在 2 小时窗口内（CR-2h，即吃2个小时，禁食22小时）提供相同的 CR 配给，或在 12 小时内每 90 分钟分配 8 份相等的膳食（CR-12h，12小时吃8餐，然后禁食 12 小时）。为了测试白天或晚上喂食 CR日粮的影响，他们在白天（CR-day-2h、CR-day-12h，白天休息期间吃饭）或晚上（CR-night-2h、 CR-night-12h，昼夜活动时吃饭)喂食CR-2h和CR-12h组。（注意，小鼠为夜间行动动物）
图|进餐时间和卡路里限制会影响寿命
休息期间禁食，延寿效果更好！
结果显示，尽管所有 CR 组接受相同质量和数量的饮食，但他们的寿命不同。在 CR-spread 组中，中位寿命比AL组要长10%。所有其他禁食12小时或22 小时的 CR 组都比CR-spread组的寿命更长，这表明禁食可以提高 CR 的延长寿命的效果。然而，在白天休息期间喂食的 CR-day-2h 或 CR-day-12h 小鼠的中位寿命延长了 20%，而 CR-night-2h 和 CR-night-12h 组的小鼠（夜晚活动时）比 AL 组的小鼠寿命长近 35%。因此，当禁食与昼夜睡眠时间重叠时，禁食的延寿效果会进一步增强。
图|CR 介导的寿命延长程度取决于喂食时间
该休息时候休息！
尽管吃得更少，但CR 组的所有中年小鼠都比 AL 组的小鼠更活跃。CR和禁食会增加肝脏中酮体的产生，这可以作用于大脑中的生物钟以增加寻食活动。体育活动和锻炼对小鼠和人类具有多效性的健康益处。因此，随着老鼠年龄的增长，更活跃的老鼠也活得更长。然而，在 CR 组中，CR-spread组的小鼠在年老时更活跃，但活的时间最短。CR-spread的小鼠白天活动稍多，与他们的进餐时间一致，并且有白天活动和寿命缩短的趋势。CR-day 小鼠的白天活动也稍多一些，而且它们的寿命不如 CR-night 小鼠。虽然没有测量睡眠，但在白天更活跃可能会扰乱夜间啮齿动物的睡眠。总而言之，这些结果表明，保持良好的睡眠-觉醒和与昼夜节律一致的进食周期，可以提高CR的寿命延长效果。
除CR-spread组外，所有 CR 组的禁食喂养周期可能维持更好的昼夜节律。尽管明暗周期能进入中枢生物钟并支持睡眠，但禁食周期在外周器官中维持着强劲的昼夜节律。因此，禁食和进食与明暗循环的最佳对齐可以保持稳健的昼夜节律，从而在最佳时间激活不同器官中的众多通路。
将禁食与生物钟编程的睡眠-觉醒周期相结合以获得健康益处具有一定的优先性。在白天活跃的果蝇中，与白天禁食相比，夜间禁食会延长寿命。生物钟基因的突变破坏了摄食和睡眠模式，也抑制了果蝇和小鼠依赖CR的寿命延长。即使给老鼠喂食等热量饮食，在活动期喂食的老鼠也能改善健康并延长寿命。
为了调查死亡原因，研究人员检查了被发现死于老年的小鼠或被安乐死的垂死小鼠。他们发现癌症是所有组的主要死亡原因，而肝癌是最普遍的类型，这表明CR延缓了癌症的发病或严重程度。为了获得有关潜在机制的线索，作者调查了所有队列的肝脏转录组。CR 减弱了在AL小鼠中观察到的与年龄相关的基因表达变化，并保持了表明更好的代谢稳态的基因表达特征。CR-night组主要表现出免疫基因表达的变化，表明炎症减少。与 CR-day组相比，该组还具有更多与昼夜节律一致的基因表达。昼夜节律基因表达在时间上优化了细胞过程，这可能部分解释了 CR-night组的较长寿命。
图|CR 改善了在 AL 条件下观察到的与年龄相关的肝脏基因表达变化
除了肝脏转录组之外，几乎没有关于不同 CR 组的寿命效应的线索。所有 CR 组的体重和身体成分相当。同样，在人类中，25%的 CR 加或不加 8 小时限时进食（8 小时 CR 或 16 小时禁食）1 年，都会导致类似的体重减轻。相反，在体重稳定的人群中，与 12 小时内的习惯性进食相比，6 小时限制性进食改善了心脏代谢健康。这意味着，涉及CR、禁食或进餐时间的饮食干预措施引起的体重或成分变化可能无法准确预测这些干预措施的总体效果，尽管可能需要对更大的队列和更严格的时间进行试验。对接受 CR、禁食或限制进餐时间的人的血浆和组织进行的研究具有未开发的潜力，可用于了解这些饮食干预对全系统的影响，并预测它们可以预防或管理慢性疾病的程度。
总的来说，不要半夜起来偷吃！
参考文献：
1. Circadian alignment of early onset caloric restriction promotes longevity in male C57BL/6J mice. Science 2022.
DOI: 10.1126/science.abk0297
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk0297
2. Aligning mealtimes to live longer. Science 2022.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adc8824
