上周奇點糕寫過一篇輕斷食的文章，指出輕斷食或許能讓我們活得更久，其中有一條評論說：下回，當(dāng)再看到有同伴控制不住大吃大喝時，可以溫柔的提醒他一句，少吃一點，真的是為了你好哦。
就在今天，《Cell》雜志刊登了兩篇關(guān)于晝夜節(jié)律與衰老的相關(guān)研究[1,2]，指出在成體干細(xì)胞和肝臟中的晝夜節(jié)律并沒有隨著機體老化變得紊亂或消失，只是疲于應(yīng)對機體老化的各種壓力，這些原本發(fā)揮著巨大保護(hù)作用的晝夜節(jié)律發(fā)生了改變。研究同時指出，低卡路里的飲食可以恢復(fù)這種變化，并且有效延緩衰老。
圖片來源于：IRB Barcelona
晝夜節(jié)律，通俗來講就是生命活動在24小時周期內(nèi)發(fā)生的節(jié)律性變化。晝夜節(jié)律在幾乎所有的生物體中都參與控制了一些基本的生理功能。有研究發(fā)現(xiàn)，成體干細(xì)胞及其祖細(xì)胞的活動，就處于晝夜節(jié)律的強大控制之下[3]。例如，在皮膚中晝夜節(jié)律能夠調(diào)節(jié)毛囊干細(xì)胞的激活或休眠，從而在時間上決定了干細(xì)胞增殖和分化的最佳時機[4]。
為什么要這樣呢？道理其實也很簡單，就是為了保護(hù)DNA復(fù)制和避免細(xì)胞增殖受到不利環(huán)境的影響。畢竟白天皮膚還要面臨各種不利的環(huán)境暴露。
類似這種能夠預(yù)期晝夜環(huán)境變化，并作出相應(yīng)節(jié)律性調(diào)節(jié)的“生命時鐘”，在機體中廣泛存在。這對機體的代謝和穩(wěn)態(tài)十分重要，因為一旦節(jié)律發(fā)生改變，就可能對人體健康產(chǎn)生不同程度的影響。
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但是，歲月不饒人。在過去的很多年中，科學(xué)家們認(rèn)為這種身體內(nèi)部的晝夜節(jié)律會隨著我們機體的老化而逐漸紊亂或消失。但是，只是認(rèn)為是這樣。西班牙巴塞羅那和美國加利福尼亞的研究團(tuán)隊在Salvador Aznar Benitah博士的帶領(lǐng)下，決定進(jìn)一步探究衰老對晝夜節(jié)律的具體影響。
在試驗中，研究人員對比了年輕小鼠（3個月）和老年小鼠（18-22個月）身上的兩種不同組織的干細(xì)胞：表皮干細(xì)胞和骨骼肌干細(xì)胞，因為它們代表了干細(xì)胞的兩種極端類型：表皮干細(xì)胞幾乎在不間斷地增殖，而骨骼肌干細(xì)胞通常保持靜止，除非遇到肌肉纖維損傷[5]。
圖片來源于：IRB Barcelona
研究人員發(fā)現(xiàn)，那些在晝夜節(jié)律正常的年輕小鼠表皮干細(xì)胞里有節(jié)律表達(dá)的基因，76%在老年小鼠表皮細(xì)胞中都不規(guī)律了；同樣的，那些在晝夜節(jié)律正常的年輕小鼠表骨骼肌干細(xì)胞里有節(jié)律表達(dá)的基因，72%在老年小鼠骨骼肌干細(xì)胞中都不規(guī)律了。
而且，在老年小鼠的干細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)了大量新的按照晝夜節(jié)律表達(dá)的基因，它們在年輕小鼠的干細(xì)胞內(nèi)是不存在的。這就意味著，老年小鼠的干細(xì)胞還保持著晝夜節(jié)奏，只不過換了一大波基因。也就是說，衰老干細(xì)胞的晝夜節(jié)律和年輕的干細(xì)胞是一樣的，不同的是它們激活的基因發(fā)生了變化。
圖片來源于：IRB Barcelona
這一差異到底意味著什么呢？研究人員發(fā)現(xiàn)，在年輕小鼠的身上，晝夜節(jié)律機制觸發(fā)的是正常細(xì)胞功能，例如調(diào)節(jié)DNA復(fù)制、表皮發(fā)育、角化細(xì)胞分化、傷口愈合和細(xì)胞自噬等；而在老年小鼠中，晝夜節(jié)律的機制會讓細(xì)胞生產(chǎn)更多應(yīng)對機體老化壓力的蛋白質(zhì)，例如修復(fù)DNA的損傷。這些改變雖然是為了應(yīng)對衰老壓力，但在某種程度上來說導(dǎo)致了更大的損傷和衰老。
在另一篇發(fā)表在《Cell》的研究中，研究人員同樣發(fā)現(xiàn)，晝夜節(jié)律下肝臟的代謝途徑隨著機體老化，也不得不做出重新調(diào)整。
圖片來源于：IRB Barcelona
雖然目前，科學(xué)家們還不知道這種變化是如何發(fā)生的，但是他們都發(fā)現(xiàn)控制飲食是恢復(fù)這種改變的一個關(guān)鍵因素。這不禁讓奇點糕想到電影《千與千尋》中，主角千尋看到父母進(jìn)神社后瘋狂大吃時，那想要的勸誡情景。
其實，早在2010年就有研究表明，限制卡路里的飲食能夠延長很多生物的壽命[6]。同時，限制飲食也能夠提高成體干細(xì)胞的功能，包括老體骨骼肌干細(xì)胞的再生能力[7]。
為了研究卡路里限制是否會對干細(xì)胞在衰老期間的節(jié)律活動有影響，研究人員對不控制飲食的老年小鼠（60周）和同齡但飲食限制30%卡路里的小鼠，進(jìn)行了為期25周的對比觀察。
結(jié)果顯示，除去體重的減少，被限制飲食的小鼠表皮和肌肉相關(guān)的衰老特征都出現(xiàn)顯著改善，比如角質(zhì)層包膜厚度減少、皮毛粗度增加，以及擁有更多的骨骼肌干細(xì)胞。
圖片來源于：IRB Barcelona
更令人吃驚的是，熱量限制飲食小鼠的衰老骨骼肌干細(xì)胞內(nèi)，涉及炎癥或線粒體DNA修復(fù)的基因不再有規(guī)律的轉(zhuǎn)錄，而那些與細(xì)胞自我平衡相關(guān)的基因開始有規(guī)律的轉(zhuǎn)錄了。換句話說，低卡路里飲食使得小鼠衰老的干細(xì)胞恢復(fù)到和年輕干細(xì)胞功能相似的狀態(tài)，從而延緩衰老。
Aznar Benitah解釋說，低熱量飲食大大有助于防止生理衰老的影響，保持干細(xì)胞“年輕”的節(jié)奏。但是研究人員也表示，低熱量飲食是否會在人類身上減緩衰老目前還是不確定的。重要的是需要進(jìn)一步探究新陳代謝對干細(xì)胞衰老過程產(chǎn)生的影響，一旦發(fā)現(xiàn)促進(jìn)或延緩衰老的聯(lián)系，就可以開發(fā)基于調(diào)節(jié)這種聯(lián)系的治療方法[8]。
參考資料：
[1] http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30871-1
[2] http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30878-4
[3] Janich, P., Meng, Q.-J., and Benitah, S.A. (2014). Circadian control of tissue
homeostasis and adult stem cells. Curr. Opin. Cell Biol. 31, 8–15.
[4] Janich, P., Toufighi, K., Solanas, G., Luis, N.M., Minkwitz, S., Serrano, L., Lehner, B., and Benitah, S.A. (2013). Human epidermal stem cell function is regulated by circadian oscillations. Cell Stem Cell 13, 745–753.
[5] Clayton, E., Doupe ? , D.P., Klein, A.M., Winton, D.J., Simons, B.D., and Jones, P.H. (2007). A single type of progenitor cell maintains normal epidermis. Nature 446, 185–189.
[6] Froy, O., and Miskin, R. (2010). Effect of feeding regimens on circadian rhythms: implications for aging and longevity. Aging (Albany NY) 2, 7–27.
[7] Cerletti, M., Jang, Y.C., Finley, L.W.S., Haigis, M.C., and Wagers, A.J. (2012). Short-term calorie restriction enhances skeletal muscle stem cell function. Cell Stem Cell 10, 515–519.
[8] https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170810120431.htm
