昼夜节律相位倒置对大鼠代谢影响的深度探究：夜班与时差模型下的新发现

《Scientific Reports》：Circadian phase inversion causes insulin resistance in a rat model of night work and jet lag

为探究轮班工作和时差导致 2 型糖尿病风险增加机制，研究人员对大鼠进行实验，发现昼夜节律相位倒置会引发胰岛素抵抗等，对健康研究意义重大。

　　在现代社会，轮班工作无处不在，像医院里医护人员三班倒守护患者健康，交通行业工作人员保障昼夜交通顺畅。但你知道吗？看似平常的轮班工作却隐藏着健康隐患。大量研究表明，轮班工作者患 2 型糖尿病、心血管疾病等的风险显著增加。与此同时，频繁跨时区旅行带来的时差问题，也会让人出现疲劳、失眠等不适症状，长期积累还可能影响代谢和认知功能。这些健康问题的背后，是人体内部昼夜节律（circadian rhythm）系统被打乱。

以往研究虽对昼夜节律有一定了解，但仍存在诸多疑问。比如，12 小时的光照 / 黑暗（L/D）周期相位倒置后，葡萄糖耐量（glucose tolerance）的日节律适应速度如何？行为和代谢参数又会怎样变化？饮食时间对这些变化有何影响？为解开这些谜团，来自荷兰阿姆斯特丹大学医学中心（Amsterdam UMC）等机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先是静脉葡萄糖耐量试验（intravenous glucose tolerance test，ivGTT），通过在大鼠颈静脉插管，在不同时间点注射葡萄糖并采集血样，检测血糖、胰岛素和皮质酮水平，以此评估葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。其次，使用代谢笼对大鼠进行监测，能连续测量其运动活动、食物和水摄入、能量消耗（energy expenditure，EE）以及呼吸交换比（respiratory exchange ratio，RER）等多项行为和代谢参数，精准掌握大鼠在不同条件下的生理变化。

研究结果如下：

• 去同步化导致活动开始时胰岛素抵抗：研究证实大鼠葡萄糖耐量存在日节律，黑暗期（活动期）开始时较高，光照期开始时较低。12 小时 L/D 周期相位倒置 3 天后，葡萄糖耐量日节律迅速适应，但在活动期开始时出现胰岛素抵抗，表现为相同血糖反应下胰岛素水平升高；而在光照期开始时胰岛素敏感性增加。
• 皮质酮峰值和谷值在 3 天内恢复正常：测量注射葡萄糖前的基础皮质酮值发现，虽然不同组在相位倒置前后皮质酮值有变化，但综合来看，皮质酮日节律在 3 天内适应了新的 L/D 周期，说明胰岛素敏感性变化并非由皮质酮异常水平导致。
• 运动活动和能量消耗的日节律适应更快：利用代谢笼监测发现，大鼠行为逐渐适应倒置的 L/D 周期，其中运动活动和能量消耗的日节律比食物摄入、水摄入和 RER 的节律适应更快。例如，运动活动的峰值相位在倒置后第 9 天恢复到基线值，而食物摄入的峰值相位在第 12 天才恢复。
• 夜间进食有助于适应相位倒置：限制食物摄入时间的实验表明，将食物限制在黑暗期能促进运动活动节律的适应，而限制在光照期则会减缓适应速度。同时，黑暗期进食还能促进水摄入、能量消耗和 RER 等参数的适应，且相关节律振幅更高。

研究结论和讨论部分意义重大。此次研究发现，昼夜节律相位倒置后，葡萄糖耐量日节律的维持是以胰岛素释放和敏感性改变为代价的。运动活动和能量消耗对新的光暗周期适应较快，而食物摄入节律适应慢，且活动期开始时的胰岛素抵抗可能与轮班工作者代谢疾病发病率增加有关。此外，将食物摄入限制在新的活动期有助于适应新的昼夜节律相位，对减轻时差和轮班工作的健康负面影响可能有益。这一研究为理解轮班工作和时差对健康的影响提供了重要依据，也为改善相关人群的健康状况指明了方向，如通过合理调整饮食时间，或许能帮助轮班工作者和经常跨时区旅行的人更好地维持代谢健康，降低疾病风险。