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周期性动物产品限制饮食诱导人类代谢重编程并改善心脏代谢健康
《npj Metabolic Health and Disease》:Periodic dietary restriction of animal products induces metabolic reprogramming in humans with effects on cardiometabolic health
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月10日 来源:npj Metabolic Health and Disease
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编辑推荐:为解决饮食干预对人类健康影响的分子机制不明问题,Konstantinos Rouskas团队通过对比希腊东正教周期性禁食人群的代谢组和蛋白质组,发现短期限制动物产品可降低BCAA(支链氨基酸)和脂类水平,上调FGF21等8种关键蛋白,通过孟德尔随机化证实FGF21和HAVCR1对2型糖尿病的因果保护作用,为代谢疾病防治提供了新靶点。
由希腊生物医学研究基金会Alexander Fleming领导的国际合作团队,对411名希腊 Thessaloniki居民(200名周期性禁食者PR和211名持续杂食者NR)开展了一项名为FastBio的研究。通过采集两个时间点(非禁食期T1和四旬期禁食T2)的血浆样本,结合NMR代谢组学(检测248种代谢物)和Olink Explore 1536平台蛋白质组学(检测1464种蛋白),系统揭示了短期动物产品限制对代谢健康的调控机制。该成果发表在《npj Metabolic Health and Disease》,为理解饮食-健康关系提供了新视角。
关键技术方法包括:1)建立希腊特殊饮食人群队列(PR组200人,NR组211人);2)NMR代谢组学检测血浆248种代谢物;3)Olink PEA技术检测1464种血浆蛋白;4)线性混合模型分析饮食状态差异;5)孟德尔随机化分析蛋白与疾病的因果关系。
动物产品限制显著改变代谢谱
研究发现PR组在禁食期有166种代谢物水平改变,而NR组仅1种改变。最显著的变化包括:脂蛋白相关脂质全面下降(LDL降幅大于HDL),支链氨基酸(BCAA)总量降低7%(缬氨酸降9%,亮氨酸降5%)。通过14种代谢物构建的死亡率风险评分显示,PR组禁食后风险显著降低(p=9.45e-3),且其代谢特征与UK Biobank中心脏代谢疾病相关代谢谱呈反向关联。值得注意的是,VLDL颗粒中甘油三酯比例升高提示肝脏脂质清除增强。
蛋白质组揭示关键调控靶点
蛋白质组分析发现412种蛋白在PR组禁食后水平改变,其中62种(23%)是已知药物靶点。通过异质性分析鉴定出8种受饮食影响最显著的蛋白:FGF21(+2.3倍)、FOLR2、SUMF2、HAVCR1(-15%)、PLA2G1B(-12%)、OXT、SPP1和HPGDS。其中FGF21作为"饥饿激素"的升高最为突出,其可能通过延长半衰期(伴随FAP酶水平下降)发挥代谢调控作用。孟德尔随机化证实FGF21和HAVCR1对2型糖尿病具有保护效应(p<3.5e-5),而OXT可能增加腔隙性卒中风险。
分子机制与健康启示
研究揭示了多层次的调控网络:1)BCAA减少可能抑制mTORC1信号通路;2)FOLR2上调可能补偿维生素B12缺乏;3)SUMF2升高可能抑制硫酸酯酶活性;4)HAVCR1和PLA2G1B下调可能减轻炎症反应。这些变化共同构成了改善代谢健康的分子基础,但也提示潜在风险——如FGF21可能影响骨稳态,OXT与卒中风险的正相关解释了素食人群卒中风险升高的现象。
这项研究首次系统描绘了周期性动物产品限制饮食的分子图谱,不仅证实了其改善心脏代谢健康的潜力,更鉴定出FGF21等可药物靶点。特别值得注意的是,短期(3-4周)饮食干预就能产生显著的代谢重编程效应,这为开发模拟饮食益处的"仿生药物"提供了科学依据。未来需要进一步研究:1)分子变化的长期健康效应;2)维生素B12等营养素补充对负面效应的改善作用;3)FGF21信号通路的组织特异性机制。该成果为个性化营养干预和代谢疾病防治提供了重要理论基础。
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