延长禁食时间与成年雌性小鼠的热量限制相结合可产生更大的衰老保护作用

背景：

饮食干预对健康老龄化至关重要。在多种生物中，热量限制(CR)能延长寿命并延缓衰老相关疾病。时间限制喂养(TRF)则基于昼夜节律，限制每日进食时间至8-10小时或更短，而不特别减少热量摄入。尽管CR和TRF在雄性小鼠中的代谢效应研究较多，但它们对雌性动物的影响却了解甚少。

一、随意进食(AL)、TRF 和 CR 饮食小鼠的食物摄入量和体重 (BW) 变化模式

经过一周转盘喂食器驯化，61周龄的C57BL/6J雌性小鼠在AL（自由进食）条件下保持体重稳定，但85周龄后体重下降，食物消耗增加。TRF8和TRF4组分别在8和4小时内进食，初期进食量较AL组减少22%~24%，后逐渐增加至接近AL水平，同时体重持续下降。CR（热量限制）组经历更高程度的热量限制，随时间推移限制程度增加。虽然TRF组食物消耗较CR和CRx2（缩短禁食时间的对照）多，但各组身体成分无显著差异。

在代谢和葡萄糖稳态方面，饮食转换后，四种干预措施组小鼠的空腹血糖较AL组低，且口服葡萄糖耐量试验中，干预组血糖清除率更高，峰值血糖和曲线下面积值更低。CR组表现出最高的葡萄糖清除率。

身体性能方面，CR和CRx2组在笼顶试验中表现优于TRF和AL组，虚弱指数显著降低，而TRF组无显著改善。这些差异可能与CR和TRF组之间热量限制程度的差异有关。

不同喂养方式对雌性 C57BL/6J 小鼠健康指标的影响

在饮食转换后17周和69周，进行了3天实验，收集体重、食物摄入、耗氧量(VO2)、产生CO2(VCO2)等数据，计算呼吸交换比(RER)、能量消耗(EE)及活动计数。17周后，AL组小鼠体重下降最少，而TRF8、TRF4、CR和CRx2组下降更多，分别占初始体重的8.4%、4.5%、7.8%和11.2%。69周后，AL组体重下降比例仍最少，而其他四组下降更多，占比达14.5%至18.9%。各实验组食物消耗均低于AL组。摄食效率在17周时未受饮食转换影响，但69周时CRx2组显著降低。

不同喂养方案影响全身代谢功能，观察到RER的昼夜模式。17周后，AL组RER波动最小，TRF8、TRF4和CR组在喂养时出现较大波动，CRx2组因两次进食RER振幅较小。69周后，虽AL和TRF组食物摄入更多，但RER波幅更小，持续时间更短。

二、生存研究和组织病理学分析

与AL对照组相比，CR和CRx2方案显著延长了中年雌性小鼠的最大生存期，中位寿命提高3.2%，90%小鼠死亡年龄平均增加2%（表1）。CR和CRx2方案使雌性小鼠寿命小幅但显著延长，并影响其晚年。尽管四个器官（肺、肾、心脏、肝脏）的病理差异未达统计显著性，但长寿TRF8和CRx2小鼠的综合疾病负担评分及心脏、肝脏评分显著高于AL对照。在肺部，CR小鼠的淋巴网状内皮细胞瘤和嗜酸性结晶性肺炎程度最轻，表明CR干预可减缓恶性肿瘤进展和肺部炎症。

尸检时最常见肺部疾病的生存分析和组织病理学分级

三、代谢组学分析揭示了 TRF 和 CR 小鼠血清之间的不同特征

为探究健康寿命差异与代谢重塑的关系，对按方案喂养26周的小鼠进行血清代谢组学分析。聚类分析显示喂养方案特征明显，PLS-DA表明组间分离显著，TRF4与TRF8、CR与CRx2间重叠。与AL组比，TRF组12种代谢物降低，CR组13种升高，前者多为外源物质，后者多为脂类。VIP分析排名前25的代谢物，脂质种类最多，与外源物质、神经酰胺等负相关。TRF组与CR/CRx2组比无显著变化，表明与热量摄入相关。四向维恩图显示CR/CRx2与AL间有多种脂质分子积累，差异显著。富集分析发现CR/CRx2与AL间胆汁酸、脂肪酸酰基肉碱等差异大，而TRF4与AL比独特代谢物富集多，化学修饰氨基酸占比大。富集通路分析显示AL组谷胱甘肽、Gly等代谢通路占优，TRF4组Arg、Trp等代谢通路富集。综上，CR组血清代谢特征与TRF组不同。

非靶向代谢组学揭示了 26 周饮食转换后雌性小鼠血清中 CR 的独特特征

采用类似分析方法评估CR与TRF组在禁食阶段的适应及禁食效果。四向维恩图显示，CR-TRF4和CRx2-TRF8配对中独特脂质超过18个，而TRF4-TRF8和CR-CRx2配对中分别仅1个和4个。富集分析证实CR与TRF间脂质特征显著差异，CR与可代谢脂质丰度增加相关，TRF导致甘油磷脂等增加。非脂质独特代谢物中，CR-TRF4比较中化学修饰氨基酸占比大，CRx2-TRF8中异生物素等上调。富集分析表明，TRF4与Arg、Pro等代谢通路增加相关。总之，长期CR和TRF处理后，动物对禁食刺激的反应和适应因CR程度不同而异，AL和TRF更大程度重塑甘油磷脂和鞘脂代谢。

四、营养干预的系统影响及其代谢特征

为评估CR和TRF对健康和生存能量成本的影响，进行了一系列分析。首先，通过相关矩阵确定代谢物与表型间的相关性。其次，整体极地热图展示了营养干预、能量学和FI的血清代谢组特征聚类。PCA量化了营养干预与AL方案的相对影响。分析发现，CR较TRF显著影响代谢特征，主要由易获得的脂质能量来源组成。CR-CRx2代谢特征与能量摄入减少、动量能量负相关，与肌肉骨骼和耳/眼/鼻FI成分正相关，而表皮成分负相关。极热图和PCA显示，PC1和PC2分别对应AL变异和干预类型影响，与代谢组学分析和干预措施聚类一致，有助于区分生理和血清代谢组变量。

五、营养干预的系统影响及其代谢特征

本项研究将14个月的雌性小鼠置于5种不同的饮食方案中，即CR或TRF的不同喂养方案，并确定这些方案对生理反应、肿瘤和炎症疾病进展、血清代谢物水平和寿命的影响。代谢组学分析显示，与TRF喂养相比，CR引起了强大的全身反应，因为它与能量学和健康寿命指标（隔夜禁食动物的独特血清代谢组学特征）相关，并与寿命增加相关。这些结果表明，在生命晚期开始的延长禁食期的白天（休息期）进食与较低的能量摄入相结合时，产生了较大益处。

文献来源：

更多服务咨询请致电：

15001394959

15555144551

17666664644

导科医药竭诚为您服务