Nature：解读生物节律的密码，有效抵抗衰老
原创 梅斯医学 梅斯医学
抵抗衰老，延长健康寿命，一直是医学工作者的最高理想。衰老的本质是长年的损伤积累和机体修复功能的下降，临床表现为代谢病、肿瘤、心血管疾病和神经退行性疾病的高发。
如何才能更有效地抵抗衰老？
最近，国际著名期刊《自然通讯》在线发表了一篇重磅文章，系统地阐述了生物钟在抗衰老中的重要价值。
doi: 10.1038/s41467-021-22922-6.
生物钟，又叫生物节律，它包括了饮食、睡眠、运动等一系列的周期性生命活动。2017年的诺贝尔生理学或医学奖，更是颁给了生物钟领域的三位科学家，将生物节律研究推向了前沿。
https://www.nobelprize.org
饮食节律
固定的时间段进食，以及每日进食量的基本稳定是人类的两大特征。然而，随着全天候可获取食物的普及，目前有50%以上的人每天进食周期超过15小时。进食时间紊乱尤其是夜间进食，即使总热量不变，也更容易出现衰老相关的代谢疾病。
研究发现，进食时间的提前，例如醒后30分钟内进食，可以有效缓解衰老表型，使血糖和血压的昼夜波动幅度降低，氧自由基等活性氧簇减少，抗氧化酶活性增强。
并且，高热量食物摄入的时间前移，如早餐比晚餐更丰盛，可以更有效地改善糖耐量，降低下丘脑腹外侧核饥饿中枢的脑电活跃度，并增加食物热效应，减少热能的脂肪转化。
营养素与生物钟的联系。doi: 10.1038/s41467-021-22922-6
对于进食的时间，研究显示下午3点后不再进食主餐，可以改善机体代谢水平，延缓衰老的发生。而下午4点后再吃晚餐，可能会对抗衰老不利，因为这对血糖血脂和血压的控制造成了影响。
每日进食总量的稳定同样重要。适度限制总热量可以改善多种健康指标，包括降低热能脂肪转化、降低心血管疾病和癌症的发病率、降低胰岛素-Akt-FOXO 信号通路活性等。对日本冲绳的百岁老人的研究发现，他们一生中的大部分时间都坚持了热量摄入限制，表明热量限制对长寿有益。
限制热量摄入改善衰老相关疾病。doi: 10.1038/s41467-021-22922-6
热量摄入限制也可以增强几种衰老相关疾病的疗效。最近的一项临床试验发现，限制热量摄入可以增强肿瘤铂类化疗的敏感性，减少毒副作用；生酮饮食会增加慢波睡眠并减少快速眼动睡眠，从而改善睡眠节律；素食为主的饮食中发现，低甲硫氨酸含量通过增加 FGF-21的循环水平来改善代谢。
睡眠节律
睡眠/觉醒周期是很显而易见的生物节律。美国国家睡眠基金会建议，成年人（18~64岁）每天睡眠时间7~9小时，65岁以上的老年人每天睡眠时间7~8小时。但报告显示，有30%以上的成年人每天的睡眠时间不足6小时。
推荐睡眠时间。https://www.sleepfoundation.org
而且，睡眠时间的紊乱，如夜班后补觉、倒时差等行为，如果很频繁的话，会明显加速衰老进程。睡眠节律紊乱会降低机体的葡萄糖代谢功能，使代谢疾病发病率大大增加。这是因为，完全或部分性睡眠剥夺后，交感神经系统活动增加，皮质醇和生长激素的昼夜节律混乱，瘦素的水平下降，这样会导致日能量摄入平均增加约 385 大卡。
睡眠紊乱还会导致大脑衰老，伴随着神经通路中断和脑萎缩，使得大脑启动和维持睡眠的能力降低，从而进入恶性循环。研究表明，睡眠脑电图中的低慢波反映了睡眠深度，在睡眠节律紊乱的年轻人中，这种低慢波更普遍，而这种波形的增加其实是老年人睡眠的特征。
年轻人和老年人的睡眠节律。doi: 10.1016/j.neuron.2017.02.004
昼夜节律紊乱和血清素的改变也有关。血清素在睡眠调节中起着重要作用，人类大脑中血清素受体数量随着年龄的增长而减少，紊乱的睡眠会使这一进程加速。
运动节律
日出而作，日落而息，这是写入人类基因的健康活动规律。而现代人缺乏运动不仅会导致精神懒惰，更会加速机体的衰老。规律的有氧运动已被证明可以改善认知和记忆，并促进大脑的结构和功能的可塑性，一定程度上可以逆转衰老的大脑功能。
运动与生物钟的互相影响机制。doi: 10.1038/s41574-018-0150-x
就老年人而言，适度的运动仍然是有益的，因为这可以增强认知功能。研究已经证明，在一年的规律步行训练后，老年人常见的海马体积损失可以部分恢复，这对改善记忆尤为重要。
运动的最佳时间取决于肌肉生理的昼夜波动。与清晨相比，下午肌肉的力量、爆发力和耐力会增加。其中，影响一天中特定时间运动表现的一个关键因素是体温。与上午相比，下午机体散发核心体温的能力明显增强。这种散热能力的增强可能是下午运动表现普遍提高的一个原因。
人体骨骼肌生理状态的昼夜波动。doi: 10.1038/s41574-018-0150-x
运动的昼夜节律紊乱会对身体产生负面影响。因此，保持规律的锻炼，维持白天尤其是下午运动的节律性，对延缓衰老大有裨益。
预测个体的生物节律
生物节律是因人而异的，因此不可以要求所有人按照统一的生物钟作息。为此，开发预测个体生物节律的方法具有很大的临床价值。
TimeSignature是美国开发的昼夜节律预测模型。这是一种基于机器学习的算法，使用约40个基因作为标志物，可以从血液样本准确预测个体内部的节律波动，误差小于2小时。
TimeSignature预测模型的准确性。doi: 10.1073/pnas.1800314115
BodyTime是由德国科学家开发的预测模型，他们使用12个人的血液样本进行了转录组学分析，结合机器学习方法，确定了可预测生物节律的一系列生物标志物。这个模型通过简单的血液分析，就可以得出每个人的最适睡眠规律。对指导睡眠以及临床用药都有很大的应用前景。
生物节律和衰老都是自然赋予生命的法则，两者的研究正方兴未艾。也许当我们破译了生物节律的密码时，我们就离实现人均百岁的梦想不远了。
参考文献
1、Acosta-Rodríguez VA, et al. Importance of circadian timing for aging and longevity. Nat Commun. 2021 May 17;12(1):2862. doi: 10.1038/s41467-021-22922-6.
2、M.Panagiotou, et al. The aging brain: sleep, the circadian clock and exercise. Biochem Pharmacol. 2021 Apr 19;114563. doi: 10.1016/j.bcp.2021.114563.
撰文 | 官水木
原标题：《Nature ：解读生物节律的密码，有效抵抗衰老！》
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