中国生物化学与分子生物学会代谢专业分会

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Division of Metabolism, CSBMB

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科普-担心肥胖?问问你的生物钟

题目:科普-担心肥胖?问问你的生物钟

 

作者:周玫余、蒋孝清、李旻典

审阅:张晶晶

 

肥胖是体重无可奈何的增加,也可以是日益隆起的肚腩,一般是由于营养过剩、饮食不良、体力活动不足等导致脂肪组织的异常积累[1]。近年来,随着经济的飞速发展和人们生活方式、饮食结构的改变,肥胖成为全球面临的重大公共卫生问题[2]。据统计,全球约有13%的成年人患有肥胖,中国已成为全球肥胖第一大国。肥胖不是病,但增加很多与糖脂代谢紊乱相关疾病的发病概率,以至于后者被称为“代谢性疾病”,包括糖尿病、冠心病、脂肪肝等[3]。节食与运动是预防和逆转肥胖的重要手段。最新研究表明,内在昼夜节律的紊乱也是肥胖发生发展的重要致病因素。

日出而入、日入而息的生活是人类文明延续的标准作息方式,也是大自然众多生命体主动适应昼夜改变的行为。昼夜节律也是基因决定的。生物钟,或称昼夜振荡器,是一种内源性计时系统,使生物体能够预测和适应24小时内发生的环境变化。在细胞里,生物钟是一套环环相套的转录-翻译反馈昼夜振荡器,由约20个核心基因编码,构成转录-翻译反馈振荡器。该振荡器调节10-20%基因的表达和活性,以控制不同代谢器官的生理学[4,5]。自2017 年的诺贝尔生理学及医学奖授予3位发现控制昼夜节律的分子机制的科学家后,生物钟的研究越发受到大家的关注。生物钟系统包括感受光暗周期信号的位于下丘脑视交叉上核的中枢生物钟和分布在其他脑区和器官组织的外周生物钟。其中,肝脏和脂肪组织的昼夜节律易受进食时间的影响[6],当脂肪昼夜节律被破坏,宿主的脂质代谢紊乱会加速肥胖的发生发展[5,7]

生物钟紊乱引起糖脂代谢紊乱并促进体重增加,而且常常伴随摄食量的下降[8]与通常认为的不同,生物钟紊乱的个人虽然吃的更少,但更容易肥胖!临床研究提示,昼夜节律失调使24小时的能量消耗减少约3%(每天约55千卡),改变食欲激素的水平,并促进比充足睡眠条件更不健康的食物选择,这会增加肥胖风险,这种情况多见于瘦的和超重或肥胖的轮班工人中[9]。同时,昼夜节律失调也可能导致瘦的男性和女性体力活动减少,从而导致体重增加[10]。另外,在生物钟基因突变或缺失的小鼠模型中也证实了生物钟基因及其下游通路的表达也与肥胖密切相关[7,11]

控制好进食时间是预防和控制肥胖的有效手段。限时进食是近年来备受推崇的减肥方法,临床研究也表明,通过限制总热量的摄入可以有效的管理体重,在2022年,中国学者在《新英格兰医学杂志》进一步阐明了限时饮食干预是一种安全、有效且可替代的肥胖管理方案,并强调了在坚持限时饮食的同时限制热量摄入的重要性[12]。然而该研究的参与者都是有规律生活习惯的人群,支持该方案的安全性,还没有发挥限时进食的威力。同年,《细胞-代谢》发表一项研究,揭示限时进食在生物钟紊乱的人群——消防员改善了糖化血红蛋白和血压等多项与代谢心血管系统健康有关的指标[13]

目前,诸多研究证实生物钟与脂质代谢的相互作用参与调节肥胖的发生发展,如激素(褪黑素、瘦素、糖皮质激素)、肠道微生物以及能量代谢,生物钟和脂质代谢的相互作用失衡会增加肥胖的风险,此外,摄食时间和营养成分在生物钟与肥胖的相互作用中也扮演着重要的角色[7]。对肥胖患者来说,生活方式干预是肥胖的有效治疗手段,从生物钟的角度来看,规律的睡眠,限制饮食的摄入,对于肥胖患者的长期管理具有重要作用。

在未来,随着研究的深入,生物钟相关的机制与肥胖发展之间的关联更加明确,有望促进一系列有效的方法来指导我们保持健康习惯和控制肥胖,为肥胖的防治提供全新的思路和策略。

 

参考文献

[1] Haslam D W, James W P. Obesity[J]. Lancet, 2005, 366(9492): 1197-209.

[2] Bray G A, Kim K K, Wilding J P H. Obesity: a chronic relapsing progressive disease process. A position statement of the World Obesity Federation[J]. Obes Rev, 2017, 18(7): 715-723.

[3] Blüher M, Aras M, Aronne L J, et al. New insights into the treatment of obesity[J]. Diabetes Obes Metab, 2023, 25(8): 2058-2072.

[4] Takahashi J S. Transcriptional architecture of the mammalian circadian clock[J]. Nat Rev Genet, 2017, 18(3): 164-179.

[5] Hepler C, Bass J. Circadian mechanisms in adipose tissue bioenergetics and plasticity[J]. Genes Dev, 2023, 37(11-12): 454-473.

[6] Li M D. Clock-modulated checkpoints in time-restricted eating[J]. Trends Mol Med, 2022, 28(1): 25-35.

[7] Li Y, Ma J, Yao K, et al. Circadian rhythms and obesity: Timekeeping governs lipid metabolism[J]. J Pineal Res, 2020, 69(3): e12682.

[8] Chaput J P, Mchill A W, Cox R C, et al. The role of insufficient sleep and circadian misalignment in obesity[J]. Nat Rev Endocrinol, 2023, 19(2): 82-97.

[9] Mota M C, De-Souza D A, Rossato L T, et al. Dietary patterns, metabolic markers and subjective sleep measures in resident physicians[J]. Chronobiol Int, 2013, 30(8): 1032-41.

[10] Qian J, Morris C J, Caputo R, et al. Sex differences in the circadian misalignment effects on energy regulation[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2019, 116(47): 23806-23812.

[11] Paschos G K, Ibrahim S, Song W L, et al. Obesity in mice with adipocyte-specific deletion of clock component Arntl[J]. Nat Med, 2012, 18(12): 1768-77.

[12] Liu D, Huang Y, Huang C, et al. Calorie Restriction with or without Time-Restricted Eating in Weight Loss[J]. N Engl J Med, 2022, 386(16): 1495-1504.

[13] Manoogian E N C, Zadourian A, Lo H C, et al. Feasibility of time-restricted eating and impacts on cardiometabolic health in 24-h shift workers: The Healthy Heroes randomized control trial[J]. Cell Metab, 2022, 34(10): 1442-1456.e7.

 


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