有节奏的进食模式可在肥胖条件下保持果蝇肌肉功能

肥胖果蝇是《自然通讯》(Nature Communications) 研究肥胖导致肌肉功能下降原因的实验对象。在人类中，骨骼肌在新陈代谢中起着至关重要的作用，人类肥胖引起的肌肉功能障碍会导致胰岛素抵抗和能量水平降低。

有趣的是，对各种动物模型的研究表明，限时喂养——一种天然的非药物干预——可以防止骨骼肌等外周组织的肥胖、衰老和昼夜节律紊乱。然而，这些好处背后的机制尚不清楚。

在果蝇(科学上称为黑腹果蝇)中，肥胖的果蝇受到致肥挑战并接受限时喂养治疗，结果显示肌肉性能得到改善、肌内脂肪减少、磷酸化 AKT 水平降低以及胰岛素抵抗标志物减少. 如果不定期耗尽，沉积在骨骼肌细胞内的肌细胞内脂质和甘油三酯可能是有害的。

目前由阿拉巴马大学伯明翰分校研究员 Girish Melkani 博士领导的研究为限时喂养带来的益处提供了潜在的机制基础。Melkani 及其同事发现，在所有限时喂养条件下，限时喂养会诱导与甘氨酸生产和利用相关的基因上调，以及参与甘油三酯合成的关键酶的下调。

此外，在高脂肪饮食的肥胖果蝇模型中，限时喂养诱导基因上调和与嘌呤循环相关的代谢物增加，并导致与糖酵解、糖原代谢、三羧酸循环和由 AMP 激酶信号连接的电子传递链，在鞘氨醇激酶或 Sk2 突变的肥胖遗传果蝇模型中。

“肥胖的流行仍然是一个全球性的日益严重的问题，与严重的医疗保健和经济负担有关，”UAB 病理学系分子和细胞 病理学部副教授 Melkani 说。“肥胖与各种合并症有关，尤其是高热量饮食和遗传易感性。这项研究阐明了限时喂养对骨骼肌功能障碍和肥胖引起的代谢障碍的保护作用背后的潜在机制。”

Melkani 说，这些发现可能为未来的肌肉限时喂养研究铺平道路，为管理与新陈代谢和肥胖相关的病理提供一种天然且负担得起的替代疗法。

梅尔卡尼还描述了他的长期研究目标。“最近的全基因组关联研究和外显子测序方法已经确定了其他基因与遗传性肥胖的联系。肥胖与心血管疾病和痴呆症密切相关。然而，其机制联系仍然知之甚少，需要紧急干预来减轻这些疾病。

“我们的机械方法——以及包括限时饮食在内的干预措施——将对解决和治疗南方腹地的肥胖、心血管疾病和痴呆症差异非常有用。”

果蝇是研究人类代谢疾病的合适模型。在目前的研究中，肥胖的高脂肪饮食果蝇模型的饮食中添加了 5% 的椰子油，并且允许果蝇全天 24 小时进食。限时喂养、高脂肪饮食 果蝇每天只有 12 小时能接触到高脂肪饮食。肥胖的 Sk2 果蝇模型在 Sk2 基因中发生突变，导致神经酰胺的标志性积累，这与肥胖有关。

当前研究中肌肉性能的实验方法包括飞行测试，将 10 到 20 只果蝇放入有机玻璃盒中，然后测量每只果蝇向上、水平、向下或根本不飞的能力。方法还包括肌肉组织和腹部脂肪体的细胞学分析、基因表达分析以及甘氨酸、ATP 和代谢物水平的测量。

该研究的共同第一作者是 UAB 病理学系的研究生 Christopher Livelo 和 Yiming Guo，“限时喂养通过嘌呤循环和 AMPK 信号在果蝇肥胖模型中促进肌肉功能”。

Melkani、Livelo 和 Guo 的合著者是 UAB 病理学系的 Farah Abou Daya 和 Vasanthi Rajasekaran;Shweta Varshney、Hiep D. Le 和 Satchidananda Panda，索尔克生物研究所，加利福尼亚州拉霍亚;和 UAB药理学和毒理学系的Stephen Barnes 。

支持来自国立卫生研究院赠款 AG065992 和 AG068550、UAB 启动基金 3123226 和 3123227，以及 Wu-Tsai 人类绩效联盟和 Wu-Tsai 基金会的赠款。