“饱一天饿一天，长寿秘诀”，Cell Reports：整合组学分析揭示间歇性禁食对肝脏代谢的影响

近年来，很多饮食与健康长寿关系的研究都集中在限制热量方面，在动物模型和人类中研究不同种类的禁食干预（包括持续的卡路里限制，间歇性断食等）的生物学效应的数量激增。其中间歇性断食（Intermittent Fasting，IF）已经成为肥胖与代谢性疾病机制及干预措施研究的一个重要模型，诸多研究表明IF能够提高免疫力，延缓衰老，降低肥胖与衰老导致的心血管与癌症的发生。如2017年发表在Cell Metabolism上的一项研究成果揭示了隔日禁食通过塑造肠道菌群，可以促进白色脂肪棕色化，减少肥胖的发生和延长寿命[1]。但其对健康的具体影响，及其分子机制还没有被详细的报道。

2020年3月10日，国际权威期刊Cell Reports上发表了关于禁食对健康与肝脏重编程影响的最新研究成果。澳大利亚悉尼大学生命与环境科学学院Mark Larance教授团队采用整合组学分析方法，首次系统性地从转录、代谢、蛋白层面揭示了短期急性禁食和隔日禁食分别对大鼠肝脏和血液中蛋白的调控作用。研究首次发现隔日禁食对转录因子HNF4a酶活性的抑制，从而降低了血浆中a1-抗胰蛋白酶和胆汁酸酶的表达。提示采用小分子干预隔日禁食显著调控的分子机制，能够达到禁食治疗同样的积极效果。

 

随后研究人员采用label-free的定量蛋白质组学技术，分别对采集到的肝脏和血浆样本进行了蛋白定量检测（质谱策略）。实验共鉴定到>4100个肝脏蛋白，相对于对照组，隔日禁食后肝脏388个蛋白的差异表达，而在急性禁食中未发现表达改变。 隔日禁食引起显著上调的蛋白包括脂肪酸/胆固醇合成酶（ACACA或ACC1）脂肪酸合酶(FASN)和在脂肪酸氧化中起关键作用的ACADM和ACOT2酶。抗胰蛋白酶SERPINA1E在肝脏中显著低表达。说明隔日禁食干预可以激活脂肪合成和脂肪酸氧化酶相关通路。

研究人员进一步利用靶向的LC-MS/MS检测大鼠肝脏组织的极性代谢物，并且整合相关代谢组学和蛋白质组学分析的数据，凸显出隔日禁食（EODF）显著激活脂肪和胆固醇合成通路的关键途径（图3）。此外，通过GSEA分析，作者还进一步发现了隔日禁食措施激活肝脏中转录因子SREBP1c、MLXIPL或ChREBP和PPARa，而抑制转录因子HNF4a和其下游靶蛋白，包括CYP7B1、ABCC6、SERPINA1E等。

 

值得一提的是，本文运用了蛋白质组学等揭示揭示了EODF的关键调控通路，我们也发现乙酰化（Cell Metab.|“健康长寿七成饱”，蛋白组/乙酰化组学揭示热量限制在延缓衰老中的作用）、磷酸化（磷酸化组学揭示T细胞激活后的信号通路和代谢途径的动态变化）、巴豆酰化（肠道微生物代谢脂肪酸调控表皮细胞组蛋白巴豆酰化）、丙二酰化（JPR: 一张丙二酰化草图意外的揭示了能量代谢的奥秘）等蛋白质翻译后修饰与能量代谢密切相关，广泛应用在代谢调控研究中，这也启示我们可以从修饰组学角度进一步展开研究分析。

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