4月18日,發(fā)表在《細(xì)胞唯物主義》雜志上的兩篇論文證實(shí),生物鐘是身體對(duì)體力消耗做出反應(yīng)的重要因素。這項(xiàng)研究集中于運(yùn)動(dòng)的不同組成部分,因此是相輔相成的。單就這份工作來(lái)說,現(xiàn)在說慢跑的最佳時(shí)間還為時(shí)過早。但至少在實(shí)驗(yàn)室里,晚上鍛煉似乎更有效。雖然人類的生活方式要復(fù)雜得多,但這個(gè)研究領(lǐng)域才剛剛開始。
其中一項(xiàng)研究的資深作者、魏茨曼科學(xué)研究所生物分子科學(xué)系的Gad Asher說:“眾所周知,我們生理和代謝的幾乎每個(gè)方面都是由生物鐘決定的?!斑@不僅適用于人類,也適用于每一個(gè)對(duì)光敏感的有機(jī)體。我們決定問問時(shí)間和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)之間是否有聯(lián)系。”
加州大學(xué)歐文分校表觀遺傳和代謝中心的保羅薩松-科西補(bǔ)充說,“晝夜節(jié)律支配著我們所做的一切?!彼橇硪黄撐牡馁Y深作者?!拔覀儗?shí)驗(yàn)室之前的研究表明,至少50%的代謝是晝夜節(jié)律,我們體內(nèi)50%的代謝產(chǎn)物會(huì)按照晝夜節(jié)律周期振蕩。運(yùn)動(dòng)將是受影響的事情之一。”
兩個(gè)研究小組主要研究時(shí)間和小鼠運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)之間的關(guān)系。因?yàn)槔鲜笤谕砩鲜腔钴S的,所以它們要做的一件事就是通過區(qū)分老鼠的活躍期和休息期,而不是使用時(shí)鐘上的數(shù)字,將老鼠的定時(shí)改為人類的定時(shí)。
阿什的團(tuán)隊(duì)首先在活躍期的不同時(shí)間將老鼠放在跑步機(jī)上。他們檢查了小鼠在不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和方案下的運(yùn)動(dòng)能力,發(fā)現(xiàn)在“小鼠之夜”(活動(dòng)時(shí)間結(jié)束時(shí))直到凌晨,整體運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)明顯更好(平均約50%,某些方案中更多)。這些日常差異在時(shí)鐘突變的小鼠中減少了——支持時(shí)鐘在觀察到的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)變化中的潛在作用。
為了確定運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)日常變化的潛在決定因素,他們將高通量轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)應(yīng)用于肌肉組織。研究人員發(fā)現(xiàn),在“老鼠之夜”運(yùn)動(dòng)中,有一種叫做ZMP(5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸)的代謝產(chǎn)物含量很高。眾所周知,ZMP通過激活細(xì)胞代謝的主要調(diào)節(jié)劑AMPK來(lái)激活與糖酵解和脂肪酸氧化相關(guān)的代謝途徑。因此,它可能有助于提高夜間的鍛煉能力?!坝腥さ氖?,ZMP是AICAR(氨基咪唑甲酰胺核苷)的內(nèi)源性類似物,這是一種被一些運(yùn)動(dòng)員用作興奮劑的化合物,”Asher說。
研究人員還研究了12個(gè)人,發(fā)現(xiàn)了類似的效果。一般來(lái)說,與早上相比,晚上鍛煉時(shí),研究中的人耗氧量較低;這轉(zhuǎn)化為更好的運(yùn)動(dòng)效率。
Sassone-Corsi的團(tuán)隊(duì)也將老鼠放在跑步機(jī)上,但他們使用了不同的方法。他們利用高通量轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)來(lái)研究各種可能的因素,描述了運(yùn)動(dòng)過程中小鼠肌肉組織的變化。這使他們能夠研究糖酵解(有助于糖代謝和能量產(chǎn)生)和脂質(zhì)氧化(脂肪燃燒)等過程。
他們發(fā)現(xiàn)了一種叫做缺氧誘導(dǎo)因子1-(HIF-1?)蛋白質(zhì)起著重要的作用。它可以根據(jù)一天中不同的時(shí)間通過不同的鍛煉方式來(lái)激活。HIF-1?它是一種已知的轉(zhuǎn)錄因子,根據(jù)組織中的氧氣水平刺激某些基因。Sassone-Corsi說:“HIF-1在這里非常重要,但直到現(xiàn)在我們還不知道它的水平會(huì)根據(jù)一天中的時(shí)間而波動(dòng)。“這是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)?!?
根據(jù)加州大學(xué)歐文分校的工作,與休息期(晚上)相比,運(yùn)動(dòng)似乎對(duì)活躍期(相當(dāng)于人類的早晨)的新陳代謝有最有益的影響。
研究人員指出,盡管晝夜節(jié)律鐘在整個(gè)進(jìn)化過程中一直受到保護(hù),但將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為人類并不那么簡(jiǎn)單。一個(gè)原因是人類的作息時(shí)間比實(shí)驗(yàn)室里的老鼠變化更大。薩松-科西說:“你可能是一個(gè)早起的人,也可能是一個(gè)夜貓子,你必須考慮這些事情。
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