孫銘雨,辛 婧,程愛(ài)斌,吳 靜 綜述 門秀麗 審校

目前,各種飲食治療改善代謝疾病的方法受到越來(lái)越多的關(guān)注,大量文獻(xiàn)報(bào)道了各種形式飲食治療方法的益處。間歇性禁食(intermittent fasting,IF)已被提出作為一種潛在的干預(yù)手段來(lái)治療肥胖和代謝性疾病,動(dòng)物和人類試驗(yàn)的研究表明,IF在改善代謝紊亂中的作用超出了熱量限制的作用[1],IF不僅能夠減輕體質(zhì)量,改善糖脂代謝,優(yōu)化腸道微生物群、調(diào)整代謝紊亂[2-3],還在預(yù)防或治療多種慢性疾病方面展現(xiàn)出一定潛力,包括糖尿病、心血管疾病、癌癥、多發(fā)性硬化、神經(jīng)退行性腦病等[4-8]。與熱量限制不同,IF是通過(guò)平衡自由進(jìn)食和限制攝食來(lái)達(dá)到預(yù)防或改善疾病的目的,一般包括隔日禁食(alternate-day fasting,ADF)、限時(shí)禁食(time-restricted feeding, TRF)和全天禁食(whole-day fasting,WDF)。本文主要綜述IF對(duì)代謝相關(guān)脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD)的作用。

1 IF概述

IF是一種禁食與進(jìn)食交替進(jìn)行的飲食方案,在特定時(shí)間內(nèi)自由進(jìn)食,隨后一段時(shí)間限制能量攝入或者嚴(yán)格禁食,形成穩(wěn)定的生物節(jié)律以達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)體代謝平衡的目的。禁食的起源與西方宗教有關(guān),在我國(guó)最早的應(yīng)用可追溯到古代,“辟谷”是我國(guó)古人常用的一種養(yǎng)生方式,源自養(yǎng)生方中的“不食五谷”,即不吃五谷雜糧,以藥食等其他之物充腹,或在一定時(shí)間內(nèi)斷食以達(dá)到延年益壽的目的。目前,已有IF方案應(yīng)用于臨床,作為一種新形式的飲食限制方式取得良好效果。

1.1 IF類型目前已經(jīng)提出幾種IF方案,常見(jiàn)的方法包括:① ADF:即24 h自由進(jìn)食,24 h禁食或低能量攝入;② 5 ∶2飲食:即每周5 d進(jìn)食,2 d為斷食日,斷食日熱量攝入限制在500～1 000 kcal;③ 限時(shí)進(jìn)食(TRF):TRF形式多樣,目前應(yīng)用比較廣泛的主要是16 ∶8、18 ∶6進(jìn)食模式,16 ∶8即禁食16 h后進(jìn)食8 h,18 ∶6即禁食18 h后進(jìn)食6 h。另有文獻(xiàn)[9]表明隔日過(guò)午不食效果顯著,即當(dāng)日12:00-次日08:00禁食,然后恢復(fù)進(jìn)食,直到第3天中午再次禁食。

1.2 IF對(duì)機(jī)體糖脂代謝的影響

1.2.1IF對(duì)糖代謝影響 許多動(dòng)物和人體研究發(fā)現(xiàn)IF可以在多種飲食條件下降低空腹血糖和胰島素水平,同時(shí)改善葡萄糖耐量和胰島素抵抗。Sutton et al[10]首次設(shè)計(jì)了早期限時(shí)飲食(early time-restricted feeding,eTRF)實(shí)驗(yàn),糖尿病前期的男性患者被隨機(jī)分配到eTRF組(6 h自由進(jìn)食期:08:00—14:00,15:00前吃晚飯)或?qū)φ战M(12 h自由進(jìn)食期:08:00—20:00)5周。結(jié)果顯示,雖然5周的eTRF并沒(méi)有改善葡萄糖水平,但它大大降低了胰島素水平,改善了胰島素敏感性和β細(xì)胞反應(yīng)性。一項(xiàng)在非肥胖健康志愿者中進(jìn)行的TRF的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)也得出了相同的結(jié)論,證明eTRF改善了胰島素敏感性[11]。表明IF在改善胰島素敏感性方面具有一定益處。

1.2.2IF對(duì)脂質(zhì)代謝的影響 IF改善脂質(zhì)代謝的機(jī)制主要與調(diào)節(jié)脂蛋白、膽固醇和三酰甘油有關(guān),一是IF通過(guò)提高脂肪酸氧化能力和調(diào)節(jié)載脂蛋白來(lái)改善脂蛋白代謝;二是IF降低膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白的表達(dá),從而降低高密度脂蛋白的轉(zhuǎn)移[12]。Papazoglou et al[13]通過(guò)研究宗教禁食人群的血生化指標(biāo)發(fā)現(xiàn),禁食后空腹血糖、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和三酰甘油水平顯著降低,另有兩項(xiàng)研究[14-15]也得出了類似的結(jié)論。表明IF可通過(guò)調(diào)節(jié)脂蛋白、膽固醇、三酰甘油等途徑改善機(jī)體代謝平衡。

2 MAFLD 與2型糖尿病

2型糖尿病是一種慢性代謝性疾病,其主要特征是胰島素抵抗和血糖水平升高,糖尿病肝臟損傷是2型糖尿病主要的并發(fā)癥之一,其最重要的表現(xiàn)是非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)[16]。目前普遍認(rèn)為NAFLD是起源于全身代謝功能障礙的慢性疾病,是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)。近年來(lái)已將NAFLD重新命名為MAFLD[17-19]。MAFLD包括一系列肝臟組織學(xué)異常,從輕度脂肪變性到脂肪性肝炎、肝纖維化和肝硬化。病理生理學(xué)機(jī)制主要與基因遺傳易感性、游離脂肪酸累積和有毒脂質(zhì)物質(zhì)的產(chǎn)生、肝應(yīng)激機(jī)制的激活、氧化應(yīng)激與線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥小體激活、促炎細(xì)胞的募集和活化、脂肪組織的調(diào)節(jié)、肝星狀細(xì)胞的激活、肝星狀細(xì)胞代謝的變化、游離膽固醇介導(dǎo)肝星狀細(xì)胞活化、肝細(xì)胞介導(dǎo)肝星狀細(xì)胞活化等生物過(guò)程有關(guān)[20]。

3 IF緩解MAFLD進(jìn)展的可能分子機(jī)制

3.1 IF通過(guò)調(diào)控胰島素抵抗和糖代謝緩解MAFLD流行病學(xué)上,胰島素抵抗和2型糖尿病與MAFLD密切相關(guān),被認(rèn)為是MAFLD發(fā)生發(fā)展的危險(xiǎn)因素[21]。糖尿病發(fā)生時(shí),患者糖代謝出現(xiàn)異常,過(guò)多的糖原儲(chǔ)蓄于肝臟細(xì)胞內(nèi)引起的糖基化反應(yīng),可造成肝臟微小血管功能和結(jié)構(gòu)的改變,導(dǎo)致肝臟器質(zhì)性損傷。此外,胰島素抵抗和糖代謝紊亂促進(jìn)MAFLD向代謝相關(guān)脂肪性肝炎的發(fā)展[22]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,IF飲食改善糖代謝,并顯著改善胰島素抵抗。Liang et al[23]通過(guò)高脂飲食聯(lián)合鏈脲佐菌素注射建立了大鼠胰島素抵抗模型,以探討IF療法治療胰島素抵抗的相關(guān)機(jī)制,結(jié)果表明IF增加了葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1 (glucose transporter type 1,GLUT1)、胰島素受體底物1(insulin receptor substrate-1,IRS-1)和IRS2在大鼠脂肪組織和3T3-L1脂肪細(xì)胞中的表達(dá)。此外,IF療法顯著緩解了大鼠肝臟中的脂質(zhì)積累,通過(guò)抑制核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3, NLRP3)炎癥小體可改善大鼠高脂肪飲食和鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的胰島素抵抗。馬瀾婧 等[24]通過(guò)研究IF對(duì)葡萄糖內(nèi)穩(wěn)態(tài)的影響發(fā)現(xiàn),小鼠IF 12周后,經(jīng)腹腔注射葡萄糖血糖上升幅度減輕,腹腔注射胰島素后血糖下降比例增加,糖耐量試驗(yàn)曲線下面積均明顯減低,表明經(jīng)過(guò)IF后胰島素敏感性增加。另有研究[25]也得出了相似的結(jié)論,對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠,IF可降低腹腔葡萄糖耐量試驗(yàn)中多點(diǎn)血糖值、血糖-時(shí)間曲線下面積、糖基化血紅蛋白水平和穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)值。

臨床研究表明,禁食12～24 h,機(jī)體血漿葡萄糖水平、肝臟葡萄糖輸出下降≥20%[26],一項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)旨在評(píng)估IF對(duì)肥胖和2型糖尿病成人血糖控制和身體成分的影響,研究者評(píng)價(jià)了三種不同的IF方案,即ADF、TRF、能量限制進(jìn)食,所有禁食方案都顯示出強(qiáng)有力的證據(jù)支持IF作為一種可行的飲食模式,可以在 12～24 周內(nèi)改善血糖和身體成分[27]。

目前尚沒(méi)有直接的研究證明IF通過(guò)調(diào)控胰島素抵抗和糖代謝緩解MAFLD,綜上可推測(cè),IF通過(guò)改善胰島素抵抗和糖代謝等MAFLD發(fā)生發(fā)展的危險(xiǎn)因素來(lái)緩解MAFLD進(jìn)程。

3.2 IF通過(guò)調(diào)控脂代謝改善MAFLD當(dāng)肝臟從外周循環(huán)和新生脂肪生成中攝取脂肪酸和三酰甘油過(guò)多,超過(guò)脂肪酸β氧化極限和極低密度脂蛋白飽和輸出速率時(shí),就會(huì)產(chǎn)生MAFLD。紊亂的脂質(zhì)代謝也與MAFLD從脂肪變性進(jìn)展為脂肪性肝炎有關(guān),是MAFLD進(jìn)展的危險(xiǎn)因素之一[28]。

IF通過(guò)減少脂肪酸的攝取和合成以及增加脂肪酸的分解代謝來(lái)減輕脂質(zhì)沉積,從而緩解MAFLD進(jìn)程。有研究[29-30}]表明,IF小鼠表現(xiàn)出明顯的體質(zhì)量減輕,改善了MAFLD組肝臟組織中FAS和過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體α(peroxisome proliferator activated receptor alpha, PPARα)基因的異常表達(dá),其脂質(zhì)代謝顯著改善。鄧亞 等[25]研究發(fā)現(xiàn)IF降低了肥胖小鼠血漿中總膽固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白的濃度,升高高密度脂蛋白的濃度,減輕肝臟脂肪變性的嚴(yán)重程度,下調(diào)肝臟中涉及脂質(zhì)合成、轉(zhuǎn)運(yùn)、分解相關(guān)基因的表達(dá)。此外,載脂蛋白A是高密度脂蛋白的前體,研究[31]表明,IF可能增加肝臟中載脂蛋白A(apoli poprotein A,apo A)和載脂蛋白B(apoli poprotein B,apo B)的產(chǎn)生,通過(guò)apo A的產(chǎn)生,血清高密度脂蛋白增加,從而間接緩解MAFLD。

多項(xiàng)臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)了IF可以改善全身脂質(zhì)代謝并減輕體質(zhì)量,Ezpeleta et al[32]研究了ADF聯(lián)合有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)MAFLD成人肝臟脂肪變性的影響,3個(gè)月后,聯(lián)合治療顯著降低了肝臟脂肪變性、體質(zhì)量、脂肪質(zhì)量、腰圍和谷丙轉(zhuǎn)氨酶水平,并增加了胰島素敏感性。最新的一項(xiàng)研究旨在探討限時(shí)飲食和熱量限制對(duì)MAFLD患者體內(nèi)三酰甘油含量和代謝風(fēng)險(xiǎn)因素的影響, 該研究[33]表明,在MAFLD肥胖患者中,限時(shí)飲食可顯著降低其肝內(nèi)脂肪含量和代謝風(fēng)險(xiǎn)因素。

上述研究表明,IF過(guò)程中代謝相關(guān)基因表達(dá)的改變和脂肪酸氧化增強(qiáng)在改善脂質(zhì)代謝和降低脂質(zhì)水平方面具有重要作用,這可能是延緩MAFLD進(jìn)展的關(guān)鍵因素。

3.3 IF通過(guò)線粒體途徑緩解MAFLD線粒體是維持生命活動(dòng)的多功能細(xì)胞器,人體90%的ATP是由線粒體中的氧化磷酸化產(chǎn)生的,而產(chǎn)生ATP所需要的能量由線粒體氧化體系提供,肝臟線粒體的主要作用是通過(guò)氧化包括氨基酸、丙酮酸和脂肪酸在內(nèi)的底物來(lái)產(chǎn)生能量。肝臟線粒體功能障礙在MAFLD發(fā)病機(jī)制中起核心作用,其中線粒體功能受損被認(rèn)為是MAFLD的標(biāo)志[34]。有研究[35]表明,MAFLD患者肝組織呼吸鏈復(fù)合體的活性降低,這種機(jī)制障礙與血清腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、胰島素抵抗和身體質(zhì)量指數(shù)值相關(guān)。同時(shí)在對(duì)ob/ob糖尿病小鼠的研究中發(fā)現(xiàn),ob/ob小鼠存在線粒體呼吸鏈功能障礙和肝臟損傷[36]。

然而,肝臟線粒體如何參與IF介導(dǎo)的代謝改變目前尚不十分清楚, 研究[34]表明,IF期間肝臟線粒體在糖異生中起著關(guān)鍵作用,糖異生將不同的碳前體(丙氨酸、丙酮酸、乳酸)轉(zhuǎn)化為葡萄糖以供能。研究[37]顯示,ADF通過(guò)抑制線粒體復(fù)合物Ⅱ活性促進(jìn)肝臟代謝重編程,這表明肝臟中特定的線粒體異?？梢约せ畲鷥斖緩揭愿纳迫斫】?。另有研究[38]表明,IF促進(jìn)了肝臟線粒體生物能量特征的變化,使氧化磷酸化效率和能力整體降低,可能對(duì)肝臟能量代謝產(chǎn)生生理影響。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (nicotinamide adenine dinucleotide,NAD) 是一種對(duì)新陳代謝和 ATP 產(chǎn)生至關(guān)重要的輔酶,NAD依賴性脫乙酰酶sirtuin3(SIRT3)位于線粒體,調(diào)節(jié)參與線粒體代謝和體內(nèi)平衡的線粒體蛋白的乙酰化水平。Fu et al[39]研究發(fā)現(xiàn)SLC25A51線粒體NAD轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是肝臟SIRT3功能所需的禁食誘導(dǎo)基因。在禁食期間,需要增加SLC25A51表達(dá)才能增強(qiáng)線粒體NAD攝取以維持SIRT3活性,此外,SLC25A51在肝細(xì)胞中的表達(dá)下調(diào)降低了線粒體NAD水平和SIRT3活性,肝臟中SLC25A51表達(dá)降低的小鼠表現(xiàn)出肝臟線粒體NAD水平降低,肝臟脂肪變性和高三酰甘油血癥。

綜上所述,肝臟線粒體參與IF介導(dǎo)的代謝改變目前雖不明確,據(jù)文獻(xiàn)推測(cè)IF可以通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體能量代謝過(guò)程等不同的途徑調(diào)節(jié)線粒體功能,進(jìn)而改善MAFLD。

3.4 IF通過(guò)影響自噬改善MAFLD自噬是吞噬自身細(xì)胞質(zhì)蛋白或細(xì)胞器使其包被進(jìn)入囊泡,并與溶酶體融合形成自噬溶酶體,降解其所包裹的內(nèi)容物的過(guò)程,借此實(shí)現(xiàn)細(xì)胞本身的代謝需要和某些細(xì)胞器的更新[40]。肝臟自噬為饑餓的細(xì)胞提供氨基酸、葡萄糖和游離脂肪酸,用于能量生產(chǎn)和大分子的合成,還控制線粒體等細(xì)胞器的質(zhì)量和數(shù)量,并通過(guò)一系列轉(zhuǎn)錄因子控制的特定產(chǎn)物的選擇性周轉(zhuǎn),有助于維持基本的肝臟功能,包括糖原分解、糖異生和脂肪酸β氧化等[41]。

自噬功能與MAFLD的發(fā)病機(jī)制高度相關(guān),包括巨自噬調(diào)節(jié)細(xì)胞胰島素敏感性,代謝細(xì)胞脂質(zhì)儲(chǔ)存,介導(dǎo)肝細(xì)胞對(duì)氧化劑和細(xì)胞因子等有害刺激的抵抗以及防止先天免疫反應(yīng)的過(guò)度激活的能力,調(diào)節(jié)自噬已成為治療MAFLD的潛在靶點(diǎn)[42]。盡管 IF 激活MAFLD中自噬的分子機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究,但已證實(shí) IF 介導(dǎo)的自噬激活是一種有效的針對(duì)MAFLD的保護(hù)策略。研究[43]表明,恩格列凈通過(guò)激活自噬、減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和細(xì)胞凋亡來(lái)減輕高脂肪飲食喂養(yǎng)ApoE小鼠中的非酒精性脂肪肝病。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,IF會(huì)激活小鼠肝臟中的自噬標(biāo)志物mTOR、LC3B[44]。Byun et al[45]研究發(fā)現(xiàn)禁食誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-21(fibroblast growth factor-21,FGF-21)通過(guò)Jumonji-D3(JMJD3 / KDM6B)組蛋白去甲基化酶激活肝臟自噬和脂質(zhì)降解,在MAFLD患者中,JMJD3、ATG7、LC3和ULK1在肝臟中表達(dá)顯著降低。

自噬與糖脂代謝聯(lián)系密切,為線粒體脂肪酸β氧化和ATP產(chǎn)生提供游離脂肪酸,在營(yíng)養(yǎng)缺乏期間維持能量平衡起著關(guān)鍵作用[46]。此外,IF可恢復(fù)胰島中的自噬通量,并通過(guò)增強(qiáng)葡萄糖刺激的胰島素分泌、β 細(xì)胞存活和胰腺再生標(biāo)志物 NEUROG3 的核表達(dá)來(lái)改善葡萄糖耐量[47]。

綜上所述,線粒體自噬已被證明與MAFLD有關(guān),通過(guò)線粒體自噬去除受損線粒體被認(rèn)為是長(zhǎng)期MAFLD發(fā)展中的保護(hù)機(jī)制,然而IF在肝臟線粒體自噬方面相關(guān)機(jī)制目前尚不明確。除了上述潛在機(jī)制外,另有文獻(xiàn)[48]報(bào)道,IF在調(diào)節(jié)炎癥、氧化應(yīng)激、細(xì)胞死亡等方面也起著至關(guān)重要的作用,短期強(qiáng)化禁食可以通過(guò)改善中性粒細(xì)胞功能、增加細(xì)胞因子分泌、上調(diào)自噬和下調(diào)細(xì)胞凋亡來(lái)重塑人類先天免疫,但其與MAFLD發(fā)生發(fā)展的具體機(jī)制還有待于進(jìn)一步探討。

4 各種IF方案的比較

ADF是目前研究最多,最為流行,也最具代表性的IF方案,由于人體的代謝生理需要,完全意義上的ADF方案僅適用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn),一種改良后的ADF方案應(yīng)用于臨床實(shí)踐,即1 d內(nèi)自由進(jìn)食,隨后禁食日滿足自由進(jìn)食日25%的能量需求。Trepanowski et al[49]探究ADF對(duì)肥胖成人減肥的影響,短期研究結(jié)果表明,參與者在隔日禁食3～7個(gè)月后體質(zhì)量減輕了2%～3%,血脂、血壓和胰島素敏感性有所改善;長(zhǎng)期研究結(jié)果表明,與熱量限制相比,ADF并沒(méi)有產(chǎn)生更好的依從性、減輕體質(zhì)量作用。

TRE相比而言更受推崇,在T2MD患者中,TRE方案更方便、更安全,因?yàn)榛颊呙刻於紩?huì)進(jìn)食,且禁食時(shí)間不足以顯著增加低血糖風(fēng)險(xiǎn)。TRE的療效受進(jìn)食時(shí)間窗的影響,早期eTRF和中午TRF(midday TRF,mTRF,食物攝入量限制在一天的中午)都被證明具有代謝益處,eTRF在改善胰島素敏感性方面比mTRF更有效[11]。

一項(xiàng)試點(diǎn)研究旨在評(píng)價(jià)IF 5 ∶2改良版計(jì)劃(禁食日滿足日常30%的能量需求,非禁食日滿足日常70%的能量需求)對(duì)中國(guó)超重或肥胖患者的療效,結(jié)果表明,IF 5 ∶2改良版計(jì)劃在中國(guó)超重或肥胖患者中短期內(nèi)比每日熱量限制更有效地減輕體質(zhì)量,但仍需要進(jìn)行更長(zhǎng)期的前瞻性隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)[50]。

綜上可知,各種 IF 方案均表現(xiàn)出對(duì)代謝有益的積極影響,然而,不論采取何種禁食方式,都要注意蛋白質(zhì)、水分、維生素和礦物質(zhì)的合理攝入,以免機(jī)體出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良等情況。