《Journal of Diabetes & Metabolic Disorders》:Continuous caloric restriction and diet replacement but not alternate-day fasting may enhance susceptibility to glucose intolerance, dyslipidemia and cell stress under renewed high-fat diet
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背景:体重反弹影响大多数试图治疗肥胖及其合并症的个体,并与代谢和心血管疾病风险增加相关。目前已提出多种减重策略,包括持续热量限制(caloric restriction, CCR)、饮食替代(diet replacement, DR)和隔日禁食(alterna
背景:体重反弹影响大多数试图治疗肥胖及其合并症的个体,并与代谢和心血管疾病风险增加相关。目前已提出多种减重策略,包括持续热量限制(caloric restriction, CCR)、饮食替代(diet replacement, DR)和隔日禁食(alternate-day fasting, ADF)。目的:比较这些策略在体重维持及代谢、氧化和炎症结局方面的效果。方法:雄性Wistar大鼠接受三阶段方案。第一阶段,动物接受高脂饮食(high-fat diet, HFD)八周以诱导肥胖。第二阶段,将动物分为四组:自由摄食HFD组(ad lib-HFD,持续HFD)、R-HFD组(HFD重量减少30%,w/w)、ADF-HFD组(24 h禁食与24 h自由摄食HFD交替)以及ad lib-LFD组(通过自由摄食低脂饲料进行DR),持续六周。最后,所有组恢复自由获取HFD四周。结果:所有干预均延缓了体重增加;然而,停止干预后出现快速体重反弹。在重新自由暴露于HFD下,CCR和DR诱导了更高的血脂异常易感性,如时间分析所示。这些策略还损害了肝脏和脂肪组织的抗氧化和抗炎反应,并在重新无限量供应致肥胖饮食时加剧了淋巴结应激。相比之下,ADF似乎对体重反弹的代谢并发症具有部分保护作用。结论:尽管减重效果相似,ADF可能在体重反弹期间更好地维持代谢稳态。
肥胖是一种慢性疾病,其患病率自1990年以来增加一倍以上,现影响全球每八人中的一人。肥胖相关代谢紊乱如胰岛素抵抗和血脂异常导致全因死亡风险增加22%,心血管死亡风险增加49%。持续减重可改善糖化血红蛋白和总胆固醇等临床相关标志物,因此减重是肥胖及其并发症的一线干预。持续热量限制(caloric restriction, CCR)是标准减重策略,但需持续调控食物数量和质量,依从性较差。隔日禁食(alternate-day fasting, ADF)作为间歇性禁食的一种形式,不改变食物成分,更易适应动物模型。饮食替代(diet replacement, DR)则通过改变宏量营养素构成实现减重。然而,减重后体重反弹极为普遍,约半数个体在12个月内恢复全部减重,仅11%能在5年后维持5公斤减重。体重循环或“悠悠球节食”与糖尿病和不良心血管事件风险增加相关。目前比较这些策略在减重后体重维持期对代谢、氧化和炎症结局影响的研究不足。因此,研究人员旨在比较ADF、CCR和DR对体重反弹及代谢和细胞反应的影响,并假设ADF可能部分保护免受体重反弹相关的代谢功能障碍。
研究人员采用雄性Wistar大鼠(n=32,约233±32 g)开展三阶段实验。所有动物来自巴西Regional University of the Northwestern Rio Grande do Sul State(UNIJUI)动物设施,在标准条件下饲养。第一阶段给予高脂饮食(HFD)八周诱导肥胖;第二阶段随机分为四组进行六周干预:ad lib-HFD(持续HFD)、R-HFD(HFD重量减少30%,w/w)、ADF-HFD(24 h禁食与24 h自由摄食HFD交替)和ad lib-LFD(自由摄食低脂饲料);第三阶段所有组恢复自由摄食HFD四周。结果显示,所有干预均延缓体重增加但停止后快速反弹;CCR和DR增加血脂异常和葡萄糖不耐受易感性,损害肝脏和附睾白色脂肪组织(eWAT)的抗氧化和抗炎反应,而ADF未产生有害代谢效应,可能更好地维持代谢稳态。
主要关键技术方法:采用三阶段饮食干预的动物模型;记录食物摄入计算能量摄入;通过腹腔注射葡萄糖耐量试验(GTT)评估糖耐量;使用比色法测定血清总胆固醇、甘油三酯、HDL-C和LDL-C及肝酶;肝脏组织经苏木精-伊红染色评估脂肪变性;以硫代巴比妥酸反应物质(TBARS)法测定脂质过氧化;分光光度法检测超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性;酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血浆和组织HSP70水平;Western blot检测淋巴结iHSP70表达。
饮食干预延缓体重增加,但增加自由获取致肥胖饮食下体重反弹的易感性。通过每周测量体重和Lee指数发现,HFD喂养八周成功诱导肥胖和葡萄糖不耐受。第二阶段各干预组体重增加减缓,但第三阶段恢复HFD后,所有干预组体重反弹幅度大于对照组,其中R-HFD组在第三阶段Lee指数显著增加,提示其体重反弹最明显。
先前CCR和DR使动物在自由获取致肥胖饮食下易发生代谢损伤。通过GTT和血脂检测发现,DR组在第三阶段30分钟血糖高于对照组,提示葡萄糖不耐受倾向;CCR和DR组在第三阶段胆固醇和甘油三酯升高,且体重反弹程度与血脂紊乱严重程度呈正相关。
先前CCR和DR降低体重反弹后肝脏细胞防御。肝脏组织学显示所有组均有脂肪变性和肝细胞气球样变,但无纤维化或慢性炎症;CCR和DR组肝脏CAT活性降低,SOD和脂质过氧化无组间差异;肝脏iHSP70水平无组间差异,但与肝酶存在相关性,提示热休克反应(HSR)与肝细胞应激的关联。
先前CCR和DR降低eWAT细胞保护。通过检测eWAT中iHSP70含量,发现R-HFD和ad lib-LFD组显著降低,但SOD、CAT活性和脂质过氧化无组间差异;eWAT iHSP70与体重反弹呈负相关,尤其在DR组,提示脂肪组织应激反应耗竭可能参与代谢异常。
CCR和DR改善体重反弹后白细胞炎症指标。通过血细胞计数计算中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)、单核细胞与淋巴细胞比值(MLR)和血小板与淋巴细胞比值(PLR),发现R-HFD和ad lib-LFD组NLR和MLR降低,R-HFD组PLR也降低;淋巴结iHSP70在R-HFD组升高,并与淋巴细胞比例正相关、与NLR和PLR负相关,表明局部HSR上调可能影响全身炎症状态。
讨论总结:本研究表明,ADF在体重反弹期间未引起有害代谢后果,而CCR和DR与代谢紊乱、氧化防御受损及脂肪组织应激耗竭相关。可能机制涉及减重干预后下丘脑POMC神经元调控改变、体重循环中脂肪细胞肥大和脂质合成增强,以及HSP70介导的细胞保护功能降低。体重反弹程度与代谢和免疫炎症严重程度密切相关。结论:所有干预措施均有效延缓体重增加并改善身体成分指数,但停止干预后均导致快速体重反弹。尽管存在反弹,ADF未引发不良代谢结局,可能提供更有利的代谢特征;相比之下,在重新自由摄食HFD下,DR和CCR较ADF可能增加葡萄糖不耐受和血浆甘油三酯升高的易感性,并损害肝脏和eWAT的抗氧化和抗炎反应,加剧淋巴结应激。因此,ADF可能比CCR和DR在体重反弹期间更好地维持代谢稳态。