《Journal of Physiology》：Impact of time-restricted feeding on metabolic health and adipose tissue metabolism in aged female mice with high-fat diet-induced obesity
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本综述深入探讨了限时喂养（TRF）这一新兴饮食策略在高龄雌性高脂饮食（HFD）诱导的肥胖小鼠模型中对代谢健康的改善作用。文章系统阐述了TRF如何通过调节能量平衡、白色脂肪组织（WAT）塑性（如减小脂肪细胞平均尺寸、增加异质性）、增强线粒体氧化功能（如上调Atp5b, Cpt1表达）以及恢复脂肪生成（adipogenesis）与脂解（lipolysis）循环等分子机制，部分逆转HFD引起的体重增加、肝脏脂质积累和空腹血糖升高。研究强调了TRF通过恢复昼夜节律基因（如Bmal1, Per1）表达和促进无效脂质循环，从而增加能量消耗（VO2, VCO2）的独特益处，为老龄化女性对抗肥胖相关代谢疾病提供了重要的临床前证据。
Effect of time-restricted feeding on metabolic health and adipose tissue metabolism in aged female mice with high-fat diet-induced obesity
摘要
老龄化增加了肥胖及相关代谢疾病的风险，因此了解饮食干预如何影响老年群体的代谢至关重要。本研究旨在探讨限时喂养（TRF）对高脂饮食（HFD）诱导肥胖的高龄雌性小鼠能量平衡、脂肪组织代谢及整体代谢健康的影响。研究显示，TRF部分逆转了HFD诱导的体重增加和脂肪量积累，改变了白色脂肪组织（WAT）的脂肪细胞大小分布，增加了代谢活性，并改善了肝脏脂质积累。在分子水平上，TRF诱导了脂肪组织的显著代谢适应。
引言
肥胖和糖尿病的流行加剧了对饮食模式如何影响能量平衡、脂肪组织代谢和整体代谢健康的研究。老龄化伴随着基础代谢率（BMR）下降、脂肪氧化能力减弱以及代谢适应性受损，增加了代谢性疾病的风险。限时喂养（TRF）作为一种有前景的饮食策略，通过限制每日进食窗口，帮助恢复因现代饮食模式而紊乱的昼夜节律，从而改善代谢健康，且不一定减少热量摄入。脂肪组织在能量代谢调节中起核心作用，但其对老龄个体TRF的反应，特别是雌性个体，研究尚不充分。本研究旨在填补这一空白，探讨TRF对高龄雌性HFD肥胖小鼠模型能量消耗、代谢健康结局及不同脂肪库代谢的影响。
方法
动物研究
使用14-18月龄雌性C57BL/6小鼠，先以HFD喂养12周诱导肥胖，随后分为持续自由采食（HFD-AL）组和限时喂养（HFD-TRF）组（每日10小时进食窗口）。同时设置中年（3月龄起始）小鼠作为对照。进行葡萄糖耐量试验（GTT）、胰岛素耐量试验（ITT）、间接测热法及餐食模式分析。干预10周后处死小鼠，收集血液和组织样本用于分析。
间接测热法和体重
使用Echo MRI测量体成分，使用Oxymax系统测量氧气消耗量（VO2）、二氧化碳产生量（VCO2）、呼吸交换率（RER）和活动量。
脂肪细胞大小测定
采用锇酸固定和光学粒子分析仪测定腹股沟WAT（Ing-WAT）和性腺WAT（Gon-WAT）的脂肪细胞大小分布。
葡萄糖和胰岛素耐量试验
在TRF方案第6周进行GTT，第7周进行ITT。
组织学染色
肝脏、棕色脂肪组织（BAT）、Ing-WAT和Gon-WAT进行苏木精-伊红（H&E）染色。
实时定量PCR
检测BAT、Ing-WAT、Gon-WAT中与产热、线粒体生物合成、脂肪酸氧化、脂肪生成、脂解、昼夜节律、衰老和炎症相关基因的mRNA表达。
血清分析
测定血清甘油三酯、游离脂肪酸（FFA）和β-羟基丁酸水平。
统计分析
数据以均值±标准差表示，采用Student's t检验或单因素方差分析（ANOVA）进行统计比较。
结果
TRF对高龄雌性小鼠体重和肥胖的影响
与HFD-AL组相比，HFD-TRF组体重增加显著减少，总脂肪量也显著降低，但仍高于正常饮食对照组。瘦体重在各组间无差异。HFD-TRF组心脏重量显著降低，肝脏和肾脏重量有降低趋势。肝脏H&E染色显示，HFD-TRF组肝脏脂质积累较HFD-AL组明显减少。
TRF对高龄雌性小鼠食物摄入和进食行为的影响
总食物摄入量组间无显著差异。HFD-TRF组在进食窗口期（0-5小时和5-10小时）的食物摄入量和进食频率均显著高于HFD-AL组。HFD-AL组在非活动期（光期）的进食频率高于对照组。餐食大小无差异，但餐食持续时间在HFD喂养组均缩短。
TRF对高龄雌性小鼠能量消耗的影响
间接测热法显示，HFD-AL和HFD-TRF组的VO2和VCO2均低于对照组，但HFD-TRF组的VO2和VCO2显著高于HFD-AL组。在光期，HFD-TRF组的RER进一步降低，表明脂肪氧化增加。在暗期，HFD-TRF组部分逆转了HFD-induced的活动量减少。HFD-TRF组的产热量低于HFD-AL组，更接近对照组水平。
TRF对高龄雌性小鼠白色脂肪组织可塑性的影响
在Ing-WAT中，HFD-AL组平均脂肪细胞直径显著增加，TRF部分逆转了这种增大。在Gon-WAT中，HFD-AL组和HFD-TRF组的平均脂肪细胞直径均显著大于对照组。TRF使Gon-WAT的脂肪细胞大小分布更异质化，同时增加了小脂肪细胞（25-50 μm）和大脂肪细胞（150-200 μm）的比例。H&E染色结果支持这些发现。
TRF对高龄雌性小鼠代谢健康的影响
GTT显示HFD-AL组葡萄糖耐量受损，TRF未改善葡萄糖耐量。ITT显示HFD-AL组胰岛素敏感性显著降低，TRF有改善胰岛素敏感性的趋势。空腹血糖在HFD-TRF组显著低于HFD-AL组。血清游离脂肪酸、甘油三酯和β-羟基丁酸水平组间无显著差异。
TRF对高龄雌性小鼠BAT代谢的影响
H&E染色显示HFD-TRF组BAT脂滴尺寸小于HFD-AL组。基因表达分析显示，产热基因（Ucp1, Cidea, Tfam）无显著变化。HFD上调了线粒体氧化相关基因（Errα, Atp5b, Cpt1）的表达，TRF逆转了这种上调，并下调了Pgc1α的表达。HFD下调了脂源性基因（Scd1, Elovl5）和脂解基因（Atgl）的表达，TRF恢复或部分恢复了这些基因的表达。在昼夜节律基因方面，TRF恢复了HFD-induced的Bmal1下调和对Per1的上调。
TRF对高龄雌性小鼠Gon-WAT代谢的影响
TRF显著上调了脂肪生成基因（Pparγ及其下游靶点Lpl, Glut4）和脂源性基因（Srebp-1c, Fasn）的表达。TRF恢复了HFD-induced的脂解基因（Atgl）下调。对于昼夜节律基因，HFD下调了Clock和Bmal1，TRF未恢复其表达，但降低了HFD-induced的Per1上调趋势。衰老标志物（p16, p21）被HFD上调，TRF未逆转。促炎细胞因子（Tnf-α, Mcp1）在HFD-AL组升高，TRF部分减轻了这种升高。
TRF对高龄雌性小鼠Ing-WAT代谢的影响
TRF显著上调了Lpl和Glut4的表达。TRF逆转了HFD-induced的脂源性基因（Fasn）和脂解基因（Atgl）的下调。线粒体氧化相关基因（Atp5b, Cpt1）被TRF显著上调。TRF对昼夜节律基因（Clock, Bmal1, Per1）的表达无显著影响。
TRF对中年雌性小鼠体重和肥胖的影响
在中年雌性小鼠中，TRF诱导了比高龄小鼠更显著的体重减轻和脂肪组织重量减少（Ing-WAT, Gon-WAT, 肾周WAT），但对器官重量无显著影响。
讨论
本研究表明，TRF能有效促进高龄雌性HFD肥胖小鼠的体重减轻，主要归因于脂肪量减少，而瘦体重得以保留。TRF部分逆转了HFD-induced的能量消耗（VO2, VCO2）降低，并在光期促进脂肪氧化（RER降低）。TRF改变了进食行为，增加了进食窗口期的进食频率，使进食与昼夜节律同步，而非减少总热量摄入。
在脂肪组织塑性方面，TRF减小了Ing-WAT和Gon-WAT的平均脂肪细胞尺寸，增加了脂肪细胞大小的异质性，表明其缓解了HFD-induced的脂肪细胞肥大。在代谢健康方面，TRF改善了胰岛素敏感性趋势并降低了空腹血糖，但未完全恢复葡萄糖耐量。
在分子机制上，TRF的益处似乎不依赖于UCP1介导的产热，而是通过恢复正常化的线粒体氧化功能（如调节Errα, Atp5b, Cpt1表达）和恢复脂质循环（同时上调脂肪生成和脂解基因，如Scd1, Elovl5, Atgl）来实现，这构成了一个能量消耗的无效循环。TRF还增强了脂肪生成。这些代谢适应具有脂肪库特异性：TRF恢复了BAT中的昼夜节律基因（Bmal1, Per1）表达，但对WATs中的节律基因影响有限；TRF在Gon-WAT中显著上调了脂肪生成，而在Ing-WAT中则增强了线粒体氧化。TRF还部分减轻了Gon-WAT的炎症。与高龄小鼠相比，TRF在中年小鼠中引起了更显著的体重和脂肪减少，提示年龄相关的代谢适应性可能影响对TRF的反应。
结论
限制进食时间（TRF）能恢复BAT中的昼夜节律代谢节律并增强线粒体氧化功能，从而增加能量消耗。这种喂养模式还激活了脂肪组织中的无效脂质循环，并增加了暗期的进食频率。TRF诱导了脂肪组织的有益代谢适应，包括减少HFD-induced的体重增加、异位脂肪积累、空腹血糖和脂肪组织炎症。这些效应具有脂肪库特异性。TRF是改善高脂饮食喂养的老年雌性小鼠代谢健康的一种有前景的饮食方法。
