禁食促進人體新陳代謝，或能影響衰老過程

《紅樓夢》中曾寫：「這賈宅中的風俗秘法，無論上下，只略有些傷風咳嗽。總以凈餓為主，次則服藥調養。」對於不愛運動的同學來說，餓肚子也是一種常見的減肥方式。禁食究竟會對人體代謝造成怎樣的影響？

圖片來源：Pixabay

來源 OIST

編譯 美麒

編輯 戚譯引

日本沖繩科學技術大學院大學（Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University，OIST）和京都大學（Kyoto University）的研究人員發現，餓肚子能促進人體新陳代謝，讓體內產生抗氧化劑，這可能有助於逆轉衰老。研究結果於 1 月 29 日在Scientific Reports發表。

在這項研究中，研究人員在 4 名體重正常的志願者禁食 34-58 小時期間，對他們的全血、血漿和紅細胞進行了非靶向、準確的半定量代謝組學分析。結果顯示，44 種代謝物，包括之前未被識別的 30 種，在受試者禁食 58 小時內普遍增加 1.5 至 60 倍。

在先前的研究中，研究人員鑒定出了一些隨著年齡增加而下降的代謝物，包括亮氨酸，異亮氨酸和視晶酸，它們是維持肌肉和抗氧化活性的重要代謝產物。亮氨酸（leucine）是增加肌肉塊和鍛煉後幫助肌肉恢復的三種必需氨基酸之一，它還調節血糖並支持能量供應身體；而視晶酸（ophthalmic acid，OA）是一種內源性的三肽類聚合物，參與谷胱甘肽的代謝。在禁食個體中，這些代謝物的水平增加，研究人員認為這表明禁食有可能與延長壽命有關。

在正常情況下，人體傾向於利用碳水化合物來獲取快速能量。當人體處於飢餓狀態，碳水化合物不足，身體便開始尋找其他的能量來源。這一過程將非糖物質轉變為葡萄糖或糖原，被稱為糖異生（gluconeogenesis）。此外，來自血清或血漿的證據表明，空腹應激迫使人體利用各種非葡萄糖代謝物，例如將 3-羥基丁酸（3-HB）轉化為乙醯輔酶A作為能源。

但禁食的影響似乎遠遠不止於此。在對人體血液的綜合分析中，研究人員注意到檸檬酸循環增加，這是一種生物釋放儲存在碳水化合物、蛋白質和脂質中能量的過程。這說明，在禁食期間，每個細胞的「小型發電站」都會超速運轉。

禁食似乎也增強了嘌呤和嘧啶的代謝，嘌呤和嘧啶是在基因表達和蛋白質合成中起關鍵作用的化學物質。這一發現表明，禁食可能重新編碼細胞產生蛋白質的類型和時機，從而改變其功能。這種變化或許可以促進細胞的體內平衡，或用於影響基因表達，從而對環境影響作出響應。

在代謝過程中，嘌呤和嘧啶也會促進身體抗氧化劑的產生。在 58 小時的實驗過程中，研究人員發現志願者體內幾種抗氧化劑水平顯著增加，例如麥角硫因（ergothioneine）和肌肽（carnosine）。抗氧化劑用於保護細胞免受新陳代謝過程中產生的自由基的傷害。需注意的是，戊糖磷酸途徑（pentose phosphate pathway）的代謝產物也會在禁食期間增加，這些產物能夠阻止有害的氧化作用，但僅在血漿中增加。

那麼，禁食對健康有益嗎？

作者認為，這些抗氧化作用可能是身體對禁食的主要反應，因為飢餓會將體內環境的氧化性提升到危險的程度。他們的探索性研究提供了抗氧化劑作為禁食標記的第一個證據。此外，該研究還提出了一種新的觀點，即禁食可能會促進幾種與年齡相關的代謝產物的產生，這些代謝產物在年輕人中很多，但在老年人中大大減少。

「最近的衰老研究表明，熱量限制和禁食對模型動物的壽命有延長作用，但具體的機制仍然是一個謎，」論文第一作者 Takayuki Teruya 說，「通過開發能夠引起與禁食相似的代謝反應的運動項目或藥物，可以從各種觀點來驗證抗衰老效果。」

研究結果擴展了我們對禁食如何影響人類健康的理解。下一步是在更大的研究中重現這些結果，或研究如何通過其他方式觸發代謝變化。

「我們對人類是否能夠享受預防代謝疾病的效果以及通過禁食或熱量限制延長壽命感到興趣，」Teruya 說，「了解禁食引起的代謝變化有望為我們提供保持健康的智慧。」

論文信息

【標題】Diverse metabolic reactions activated during 58-hr fasting are revealed by non-targeted metabolomic analysis of human blood

【作者】Takayuki Teruya, Romanas Chaleckis, Junko Takada, Mitsuhiro Yanagida, Hiroshi Kondoh

【期刊】Scientific Reports

【時間】29 January 2019

【DOI】10.1038/s41598-018-36674-9

【摘要】During human fasting, metabolic markers, including butyrates, carnitines, and branched-chain amino acids, are upregulated for energy substitution through gluconeogenesis and use of stored lipids. We performed non-targeted, accurate semiquantitative metabolomic analysis of human whole blood, plasma, and red blood cells during 34–58?hr fasting of four volunteers. During this period, 44 of ~130 metabolites increased 1.5~60-fold. Consistently fourteen were previously reported. However, we identified another 30 elevated metabolites, implicating hitherto unrecognized metabolic mechanisms induced by fasting. Metabolites in pentose phosphate pathway are abundant, probably due to demand for antioxidants, NADPH, gluconeogenesis and anabolic metabolism. Global increases of TCA cycle-related compounds reflect enhanced mitochondrial activity in tissues during fasting. Enhanced purine/pyrimidine metabolites support RNA/protein synthesis and transcriptional reprogramming, which is promoted also by some fasting-related metabolites, possibly via epigenetic modulations. Thus diverse, pronounced metabolite increases result from greatly activated catabolism and anabolism stimulated by fasting. Anti-oxidation may be a principal response to fasting.

【鏈接】https://www.nature.com/articles/s41598-018-36674-9

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！