限时进食与酮症对老年大鼠代谢的影响：基因表达、认知关联与代谢调控新解

《GeroScience》：Time restricted feeding with or without ketosis influences metabolism-related gene expression in a tissue-specific manner in aged rats

为探究饮食干预对老年大鼠 PI3K/AKT 代谢通路相关基因表达的影响，研究人员开展了不同饮食（AL、cTRF、kTRF）喂养老年大鼠的研究。结果发现饮食干预对基因表达的影响具有组织特异性，且基因表达与认知表现存在关联。这为理解衰老代谢机制提供了依据。

　　在生命的历程中，衰老如同一个神秘而复杂的谜题，深深吸引着科学家们不断探索。随着年龄的增长，人体的代谢功能逐渐发生变化，从细胞层面到整个机体，诸多 “衰老标志” 都与代谢改变息息相关。其中，PI3K/AKT 代谢通路在细胞功能中扮演着极为关键的角色，它参与蛋白质合成、细胞增殖与存活等过程，其下游靶点众多，对人体各个器官系统的正常运作至关重要。然而，该通路的异常活动与多种年龄相关疾病紧密相连，如糖尿病、癌症和神经退行性疾病等，尤其是在阿尔茨海默病（AD）中，其过度激活更是早期特征之一。

与此同时，饮食作为影响代谢的重要因素，引发了科研人员的浓厚兴趣。生酮饮食（KD）和限时进食（TRF）被认为对代谢健康有益，可能调节 PI3K/AKT 通路。KD 通过改变饮食中宏量营养素的比例，使机体从以葡萄糖为主要能量来源转变为以酮体（由脂肪产生）为主要能量来源；TRF 则是限制进食时间窗口，在不改变宏量营养素组成的情况下，也可能促使机体发生糖酵解到酮症的转变。但目前关于这些饮食模式对人体长期安全性和有效性的数据难以获取，因此，来自美国阿拉巴马大学伯明翰分校和佛罗里达大学的研究人员开展了一项针对老年大鼠的研究，试图揭开其中的奥秘。

研究人员将 33 只雄性 Fisher 344×Brown Norway 大鼠分为三组，分别给予自由进食标准大鼠饲料（AL）、每日一次限时进食标准对照饮食（cTRF）、每日一次限时进食生酮饮食（kTRF），从 8 个月龄持续喂养至 21 个月龄，之后适度限制食物摄入以鼓励其参与行为任务。实验结束后，收集肝脏、肌肉（胫骨前肌）和大脑组织，包括颞叶的五个区域（嗅周皮层 PER、内嗅皮层 ENT、齿状回 DG、海马 CA1 和 CA3 区）。

研究采用了逆转录和 PCR 表达分析技术，对各组织中的相关基因进行检测。首先提取 RNA，再合成 cDNA，利用 QuantStudio 5 System PCR 机器和特定的引物对目标基因进行扩增，以 β- 肌动蛋白（ActB）作为内参基因，通过 Ct 值和 2^-ΔΔCt方法计算相对基因表达量。同时，运用统计学分析方法，包括单因素方差分析（ANOVA）、Benjamini 和 Hochberg 的 FDR 校正后的事后检验，以及相关性分析，来探究基因表达与认知表现之间的关系。

研究结果表明：

• 饮食干预对基因表达的影响具有组织特异性：在大脑中，cTRF 组大鼠的 CA1 区胰岛素样生长因子 1（IGF1）表达显著升高，而 kTRF 组大鼠的 CA3 区沉默信息调节因子 1（SIRT1）和丝裂原活化蛋白激酶 8（MAPK8）表达显著降低；在肌肉组织中，kTRF 组大鼠的 SIRT1 表达低于 AL 对照组；在肝脏中，kTRF 组大鼠的叉头盒 O1（FOXO1）和蛋白激酶 B（AKT）表达显著降低。
• 组织特异性基因表达与行为表现存在饮食相关的关联：通过物体位置配对关联（OPPA）任务评估大鼠认知能力，发现无论饮食组如何，PER 区的 AKT1 表达与认知表现显著相关，且这种相关性在 kTRF 组中尤为显著，表达越高认知表现越好。在 AL 组大鼠中，CA3 区的 FOXO1 基因表达与认知表现显著相关，表达越高认知表现越差，且与肝脏中的 FOXO1 表达呈负相关，但这种相关性在 kTRF 组中不存在。

研究结论和讨论部分指出，本研究首次揭示了慢性 TRF 结合或不结合 KD 对老年大鼠 PI3K/AKT 信号通路基因表达的组织特异性影响。尽管多数研究基因未受饮食干预显著影响，但 AKT1 的表达在不同组织中呈现出特异性变化。在肝脏中，KD 显著降低其表达；在肌肉中，TRF 对其表达的降低作用更明显。此外，虽然大脑中 AKT1 表达未出现显著差异，但 PER 区的 AKT1 表达与认知表现密切相关，这可能与 PER 在物体识别和神经通讯中的关键作用有关。而 FOXO1 在肝脏中的表达变化，可能反映了代谢状态转变对其功能需求的改变，且在正常饮食和生酮饮食条件下，其与认知功能的关系存在差异。

该研究的重要意义在于，为深入理解衰老过程中的代谢调控机制提供了新的视角，有助于进一步探索饮食干预在改善老年健康、预防年龄相关疾病方面的潜在应用。然而，研究也存在一定局限性，如仅纳入雄性大鼠，未对基因表达的细胞类型特异性进行分析，未来还需更多研究加以完善。总之，这项研究为衰老与代谢领域的研究开辟了新的方向，为后续探索饮食与健康的关系奠定了坚实基础。