单次长时间过夜禁食对健康男性骨骼肌胰岛素敏感性及合成代谢敏感性的影响

《The Journal of Nutrition》：Effect of an acute prolonged overnight fast on skeletal muscle insulin and anabolic sensitivity in healthy men

　　

背景(Background)：既往研究表明重复性的长时间过夜禁食可增强合成代谢敏感性并维持肌原纤维蛋白合成(myofibrillar protein synthesis, MPS)，但单次禁食能否促进膳食蛋白质来源氨基酸掺入骨骼肌蛋白仍不清楚。目的(Objective)：探讨单次16 h与10 h过夜禁食对健康人餐后胰岛素敏感性及合成代谢敏感性的影响。方法(Methods)：采用随机交叉设计(randomized, cross-over study)，健康受试者(n=9；年龄22.6±3.5岁；BMI 24.0±2.5 kg·m-2；HOMA-IR 1.00±0.54)在两种条件下分别接受液体试餐——含内源标记[intrinsically [1-13C]phenylalanine labelled]牛奶蛋白(0.35 g·kg-1体重)和葡萄糖(0.8 g·kg-1体重)，溶于6 mL·kg-1体重水中——于10 h(对照, Control)或16 h(长时间过夜禁食, Long OF)过夜禁食后摄入。于餐前、餐中及餐后3 h采集骨骼肌及血液标本。结果(Results)：膳食来源[1-13C]苯丙氨酸掺入肌原纤维蛋白的餐后掺入量在对照组与Long OF组间无差异(0.018±0.005 vs. 0.022±0.005 Mole Percent Excess, MPE；ds=0.22, P=0.56)。前臂支链氨基酸(branched-chain amino acid, BCAA)摄取的增量曲线下面积(incremental area under the curve, iAUC)[Δ(95% CI) 103(-1618～1823) μmol·min-1·180min；ds=0.05, P=0.892]及葡萄糖摄取[Δ(95% CI) 24.7(-25.3～74.8) μmol·min-1；η2p=0.16, P=0.280]亦无组间差异，但Long OF组餐后血清胰岛素反应降低[Δ(95% CI) -7.4(-14.4～-0.4) mIU·L-1；η2p=0.42, P=0.042]。结论(Conclusions)：单次延长过夜禁食不能增强健康青年男性餐后骨骼肌胰岛素敏感性或膳食蛋白质来源氨基酸掺入骨骼肌蛋白的能力。胰岛素抵抗或老年易感人群是否可从更长时间过夜禁食中获益尚需进一步研究。

本文解读基于Mallinson JE, Keeton M, Nixon A等发表于《The Journal of Nutrition》的研究《Effect of an acute prolonged overnight fast on skeletal muscle insulin and anabolic sensitivity in healthy men》。

研究背景

时间限制性进食(time-restricted eating, TRE)可通过延长夜间禁食时长改善糖代谢，但长期TRE伴随随意进食时可能导致去脂体重下降，提示潜在肌肉蛋白合成受损风险。此前研究发现为期2周的早期TRE能改善全身及骨骼肌胰岛素敏感性，并增加前臂BCAA摄取，但未检测氨基酸掺入肌原纤维蛋白的情况，且评估时两组均恢复至标准10 h过夜禁食，因此无法判断单次延长过夜禁食本身是否能急性增强合成代谢敏感性和刺激肌肉蛋白合成。本研究旨在明确单次16 h与10 h过夜禁食对健康人餐后代谢、胰岛素敏感性及骨骼肌合成代谢敏感性的差异。

主要关键技术方法

研究为单中心随机双周期交叉设计，招募9名健康年轻男性（筛选10名，1名不符合纳入标准），受试者至少间隔1周分别完成10 h（对照）与16 h（长时间过夜禁食，Long OF）过夜禁食试验。前一日提供标准化晚餐（Control组晚餐在22:30进食，Long OF组在16:30进食），总能量及宏量营养素匹配。次日晨采集基线血样及股外侧肌活检(vastus lateralis muscle biopsy)，随后摄入含内源标记[intrinsically [1-¹³C]phenylalanine labelled]牛奶蛋白(0.35 g/kg)和葡萄糖(0.8 g/kg)的液体试餐，餐后3 h内动态采血并测肱动脉血流(Doppler ultrasound)，同时行第二次肌活检。通过动静脉差值法计算前臂葡萄糖及BCAA通量(flux)以反映局部肌肉胰岛素及合成代谢敏感性；用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱(GC-C-IRMS)测定肌原纤维蛋白中[1-¹³C]苯丙氨酸富集度(MPE)以量化膳食氨基酸掺入；用Matsuda Index评估全身胰岛素敏感性；连续血糖监测(CGM)记录干预前24 h组织间液葡萄糖。

研究结果

Participants：9名健康男性（22.6±3.5岁，BMI 24.0±2.5 kg·m^-2，HOMA-IR 1.00±0.54）全部完成研究。

Plasma phenylalanine：血浆苯丙氨酸浓度餐后升高（时间效应P<0.0001），两组间无差异（处理效应P=0.543）；血浆[1-¹³C]苯丙氨酸MPE餐后升高并于120 min达平台，组间无差异[Δ(95% CI) -0.73(-2.14～0.68) MPE, η²_p=0.19, P=0.27]，说明蛋白质消化及氨基酸吸收动力学不受单次延长禁食影响。

Plasma and muscle tissue protein [1-¹³C]phenylalanine enrichments：肌原纤维蛋白中膳食来源[1-¹³C]苯丙氨酸掺入MPE在对照组(0.018±0.005)与Long OF组(0.022±0.005)间无差异[Δ(95% CI) -0.004(-0.011～0.019), d_s=0.22, P=0.56]，表明单次延长过夜禁食不改变餐后膳食氨基酸掺入肌原纤维蛋白的速率。

Forearm BCAA uptake：前臂BCAA摄取iAUC两组无差异[Δ(95% CI) 103(-1618～1823) μmol·min^-1·180min, d_s=0.05, P=0.892]，提示骨骼肌合成代谢敏感性未因延长禁食而增强。

Blood metabolic markers：血糖浓度及iAUC组间无差异(P=0.328, P=0.110)；前臂葡萄糖摄取及iAUC无差异(P=0.280, P=0.336)；血清胰岛素整体反应Long OF组低于对照组（处理效应P=0.042），胰岛素iAUC呈降低趋势[Δ(95% CI) -1441(-2896～14) mIU·L^-1·180min, d_s=0.75, P=0.051]。

Whole-body insulin sensitivity：Matsuda Index两组相似（Control 8.79±1.53 vs Long OF 11.16±2.31, P=0.193），提示全身胰岛素敏感性未因单次延长禁食而急性改善。

Continuous Glucose Monitoring：24 h组织间液葡萄糖存在显著处理×时间交互作用（P=0.0004），Long OF白天段葡萄糖略高（食物压缩入较短进食窗），夜间段较低，但24 h均值（Control 5.48±0.44 mmol/L vs Long OF 5.57±0.14 mmol/L, P=0.818）及血糖变异性(%CV)（15.5±1.7% vs 15.0±2.1%, P=0.846）无差异。

Serum GIP and plasma FFA：空腹血清葡萄糖依赖性促胰岛素多肽(gastric inhibitory polypeptide, GIP)浓度Long OF组低于对照组[Δ(95% CI) -12.9(-19.7～-6.2) pg/mL, d_s=1.47, P=0.002]，餐后GIP反应相当；空腹血浆游离脂肪酸(FFA)及餐后抑制模式两组相似（交互效应P=0.878）。

讨论与结论

单次16 h过夜禁食虽使餐后血清胰岛素反应降低且空腹GIP水平下降，但未能急性增强全身或骨骼肌局部胰岛素敏感性（Matsuda Index及前臂葡萄糖摄取无变化），也未能提高骨骼肌合成代谢敏感性（BCAA摄取、肌原纤维蛋白中膳食[1-¹³C]苯丙氨酸掺入均无差异）。提示慢性TRE带来的合成代谢及胰岛素敏感性改善可能是反复暴露适应的结果，而非单次延长禁食的直接效应。同时研究证实延长过夜禁食不会损害餐后膳食氨基酸掺入肌原纤维蛋白的能力，这对TRE模式下肌肉质量保护具有积极意义。空腹GIP降低可能为长期TRE改善β细胞反应性及胰岛素敏感性的早期适应机制之一。

原文结论翻译：单次长时间过夜禁食不能增强健康青年男性餐后骨骼肌胰岛素敏感性或膳食蛋白质来源氨基酸掺入骨骼肌肌原纤维蛋白的能力。老年或胰岛素抵抗等易感人群是否可从更长时间过夜禁食中获益值得进一步研究。