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吃夜宵竟能保護心臟?!背后真相卻是“生物節律”
這種與常識相悖的現象提示背后隱藏著不為人知的機制。近期,國際著名期刊《Circulation》在線發表了一項重磅研究,提示“肥胖悖論”的真相可能與心臟節律相關。
Rev-erbα/β是一種細胞核受體,在調控生物節律中起著關鍵作用。研究人員首先構建了Rev-erbα/β敲除(KO)小鼠模型,在這個模型中,小鼠心臟不表達功能型Rev-erbα/β蛋白。利用敲除模型和對照組相比來研究Rev-erbα/β對心臟功能的影響。
KO小鼠在運動、能量消耗、呼吸和食物攝取的晝夜節律方面未表現出明顯的異常,直到2.5月齡時它們左心室的大小、壁厚和收縮功能都正常。
然而在4.5月齡時,KO小鼠開始表現出心臟收縮功能受損,左室直徑增大,但心室壁尚未見明顯增厚。到6個月大時,它們心臟的射血分數已降至20%~30%,左心室進一步擴張。在雌性KO小鼠中也出現類似的收縮功能障礙和心臟擴張。
同時,KO小鼠心臟收縮功能障礙與ANP和BNP表達升高相關。與對照相比,KO小鼠心臟的炎癥基因在2月齡時未上調,但在4.5月齡時升高。大多數KO小鼠在6 ~ 8月齡死亡。
這些KO小鼠除了心臟病變外,多數器官大體形態正常。因此研究人員認為,心肌細胞特異性敲除Rev-erbα/β可導致進行性收縮功能障礙,引發擴張型心肌病和致死性心衰。
鑒于Rev-erbα/β與晝夜節律息息相關,研究團隊下一步對小鼠進行了節律實驗,將小鼠的一天分為靜息期(光照)和活躍期(黑暗)。由于小鼠和人的晝夜節律相反,因此其靜息期和活躍期分別相當于人的夜晚和白天。
研究人員每隔4小時取一次小鼠的心肌組織進行測序分析。結果發現KO小鼠中下調的差異基因主要在代謝通路中富集,尤其是脂肪酸氧化通路。這說明Rev-erbα/β在心肌能量代謝中占據著核心地位。
另一個主要發現是,KO小鼠心臟中的脂肪酸氧化通路失去了節律性,表現為持續性低迷狀態。但糖代謝通路基因則在小鼠活躍期出現峰值表達。這可能是因為脂肪酸能量供應的限制迫使糖代謝代償性增強。
研究人員猜想,如果脂肪酸氧化受損導致KO小鼠對碳水化合物需求增高,由此導致心力衰竭,則有可能通過提高脂肪酸氧化的能力來減輕其對糖代謝的過度依賴,以此緩解心臟收縮功能障礙。
于是,他們給處于活躍期的小鼠補充高脂肪不含糖的飲食,然而,高脂肪并沒有改善心臟中的能量代謝模式,也沒有改善心功能。這表明,在活躍期增加脂質供應本身并不能改善KO小鼠的心臟功能障礙。
于是他們改為在靜息期給小鼠補充高脂肪飲食,相當于給人在夜間補充高脂能量。不出意料,小鼠的血糖和胰島素水平都出現了不良征象,肥胖率也大幅增加。但是,KO小鼠的脂肪酸氧化卻得到了恢復!
這表明,在靜息期為心肌氧化代謝提供更多的脂肪酸,可以部分緩解KO小鼠心臟的受損。當然作為一把雙刃劍,這也會導致肥胖的發生。
由此,研究人員提出了“肥胖悖論”的可能解釋:脂肪酸代謝障礙在心衰的發生中起著推波助瀾的作用。肥胖者在靜息時能為心臟提供更多的脂肪酸,這可以改善心臟的脂肪酸代謝,進而部分緩解心臟受損。
對于這項研究,研究團隊認為其意義在于揭示了心臟晝夜節律在心衰中的重要作用,也為“肥胖悖論”提供了可能的解釋。但這并不意味著提倡大家增重或是夜間大量進食,而是提示臨床在心衰治療中要格外關注給藥窗口期。
或許夜間給予藥物改善脂肪酸代謝會是心衰的另一個治療的希望。更重要的是,這項研究讓我們意識到生物節律在醫療中需要被更加重視,但目前,這恰恰容易被臨床所忽視。