昼夜节律是一种普遍存在的内源性计时系统（生物钟），大约以24小时为一个周期。人体内几乎每个细胞都有自己的生物钟，控制机体一系列的生物过程，对我们的健康发挥着至关重要的作用。众所周知，饮食不规律、不健康和颠倒黑白的生活容易患肥胖症和2型糖尿病等代谢疾病。然而，有研究发现，这种不良生活方式造成的影响可能是终生的。
近日，发表在《Nature Communications（自然通讯）》上的一项研究中，来自美国德克萨斯大学健康科学中心（UTHealth）领导的研究团队发现，改变饮食习惯或改变生物钟会影响你整个生命周期的健康脂肪组织。反过来说，高质量和有规律的饮食习惯对于保持健康至关重要。
脂肪组织是一种具有巨大可塑性的代谢器官，其增大和缩小的过程是通过脂肪组织内多种细胞的协调来驱动的。脂肪组织由成熟脂肪细胞（MA）和基质血管成分细胞（SVF）组成，其中包括具有增殖和脂肪生成能力的脂肪祖细胞（APC）。健康的脂肪组织给我们提供能量，支持细胞生长，保护器官并保持体温。但当不良饮食导致的白色脂肪组织（WAT）组成的脂肪细胞数量增加（增生），或常驻脂肪细胞体积增大（肥大）时，脂肪组织就会变得不健康。在脂肪组织中，还有一种被称为种子细胞的前脂肪细胞，它是一类具有增殖分化能力的特异化前体细胞，其作用持续于人的一生。最近的研究表明，以前肥胖的人体重减轻后，脂肪细胞肥大减少，但总细胞数基本保持稳定。这意味着，前脂肪细胞的增殖可能不可逆转地改变了白色脂肪组织。虽然高脂肪饮食会诱导前脂肪细胞增殖，但饮食时间和昼夜节律机制对其影响仍难以捉摸。此前关于人类脂肪组织昼夜节律性的研究表明，整个白色脂肪组织以及皮下脂肪干细胞中都存在稳健的24小时昼夜节律性。这项新研究揭示了脂肪祖细胞的一个亚群在体内进行昼夜增殖的显著能力。虽然生物钟有助于这些增殖信号的昼夜变化，但能量摄入的节律性也是体内这种振荡的关键组成部分。
为了确定可能参与脂肪细胞祖细胞增殖的基因在24小时内不同时间如何表达及其对健康的影响，研究人员对瘦小鼠、高脂肪诱导的肥胖小鼠以及时钟缺陷小鼠进行了研究。研究人员发现，当引入高脂肪饮食，或改变食物摄入的时间模式，即让小鼠在睡眠和清醒阶段都摄入等量的食物时，前脂肪细胞增殖模式的昼夜节律就被破坏了。而且，被破坏的节律性可能难以逆转。如果脂肪祖细胞耗尽，组织内就无法产生健康的新脂肪细胞，最终导致脂肪储存缺陷，多余的脂质会溢出到其他器官，如肝脏和肌肉。而溢出到肝脏的脂肪会导致脂肪肝、2型糖尿病和胰岛素抵抗。
研究人员还发现，高脂肪饮食会消除血清中的大多数代谢物的节律性，这可能导致了这种饮食条件下脂肪祖细胞增殖能力的节律性丧失。研究显示，在能量平衡的条件下，即使有规律的能量摄入，高脂肪饮食也会提高白色脂肪细胞增殖，并破坏其昼夜节律模式。研究第一作者、UTHealth麦戈文医学院分子医学研究所Aleix Ribas Latre博士说：“一种理想状态下，每个人都应该保持一个正常的睡眠-觉醒周期，不要在错误的时间吃东西，如：睡前、太晚或凌晨。你也应该避免高脂肪饮食。因为我们已经证明，它会破坏我们前脂肪细胞的节律性增殖。当涉及到我们的健康脂肪时，我们的24小时时钟很重要，我们需要尽可能地保护它。”总之，这项研究结果显示，与其他类型的外周细胞一样，不规律的进食时间、不健康的饮食，以及颠倒黑白的生活方式都非常容易破坏前脂肪细胞的昼夜节律模式。这些结果提供了关于生物钟在脂肪组织质量调节中潜在作用的见解，并表明前脂肪细胞增殖的节律性不仅是脂肪细胞质量的重要调节因子，也是长期代谢健康的重要调节器。论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23770-0