Medical Research

随着年龄的增长，我们的身体会发生许多变化，其中最明显的就是肌肉的老化。众所周知，维护肌肉功能是保持年轻的关键环节。最新的科学研究为我们提供了一种突破性的抗衰解决方案——通过调节我们的生物钟来保持肌肉的年轻和健康

生物钟，也被称为昼夜节律（circadian rhythm），是指生物体内部的一个内在的、自我调节的时间管理系统。这个系统控制着睡眠和觉醒、荷尔蒙分泌、体温变化等一系列周期性行为和生理活动。这个“无形”的时钟的帮助我们适应地球上24小时的昼夜交替，在日常生活中挥了至关重要的作用。

然而不被人们所熟知的是，在我们体内存在两个生物钟的共同调节，即中心（大脑）生物钟和外围（肌肉）生物钟。近期，来自西班牙庞培法布拉大学（UPF）和巴塞罗那生物医学研究所（IRB Barcelona）的研究人员在Science期刊上发表了一篇研究论文，揭示了中心和外周生物钟如何共同协调肌肉的每日活动以及其对肌肉衰老进程产生的重要影响，为解决年龄导致的肌肉功能衰退提出了全新的策略。

人体的神经系统分为中枢神经系统和外周神经系统，中枢神经系统包括大脑和脊髓，负责处理和控制身体功能。外周神经系统由脑和脊髓外的神经组成，传递中枢系统与身体其他部分的信息。与此类似的是，中心生物钟位于大脑的视交叉上核，负责接收外部信号并协调全身的生物节律，而外围生物钟则存在于肌肉等组织中，依赖于中心生物钟的同步信号，同时具有筛选和响应信号的门卫功能，以调节组织特异性的生理活动。中心和外围生物钟的相互作用对于维持日常生理功能和健康状态至关重要，它们的紊乱可能导致衰老和代谢相关疾病的发生。

小鼠模型构建

研究人员首先发现，实验用Bmal1基因敲除小鼠由于缺乏Bmal1基因，表现出生物钟功能失常，并且导致提前衰老以及肌肉萎缩。为了研究大脑和肌肉生物钟的相互作用，研究人员通过特定的遗传操作在小鼠的肌肉或大脑中重新表达了Bmal1基因，创建了不同的小鼠品系。
研究人员对不同基因型的小鼠进行了体重、肌肉功能、代谢参数等进行测量，观察与生物钟功能失常相关的生理变化。同时在不同时间点收集小鼠的肌肉组织样本，并通过RNA测序（RNA-seq）分析基因表达的节律性，以识别与衰老相关的基因表达变化。最后利用组织学染色和免疫组织化学染色等方法评估肌肉的形态和结构变化。

不同小鼠模型在26周龄时的活动模式、氧消耗量（VO2）和代谢参数

通过不同模型小鼠的实验结果对比，研究团队发现与其他组相比，当大脑和肌肉的生物钟能够协同工作时，小鼠的肌肉质量得到了最大程度的保持，肌肉内部的损伤和炎症也同步减少，显著减缓了肌肉细胞衰老的速率。

节律改善肌肉功能

研究人员还探讨了时间限制性进食（TRF）对肌肉功能的影响，特别是在生理老化和肌肉衰老的背景下。研究人员将小鼠分为两组，一组进行随意进食（ad libitum feeding, ALF），另一组进行时间限制性进食（TRF）。TRF组的小鼠只在它们的活跃期（夜间）有限制地进食，进食窗口为9到10小时。

研究结果表明TRF能够改善外周生物钟功能恢复小鼠的肌肉功能，减少纤维化，并提高线粒体健康。尽管TRF对肌肉纤维大小和力量的恢复只是部分的，但它确实在一定程度上模拟了中心生物钟的功能，并改善了肌肉的代谢健康。这一发现能够为恢复老年人运动能力的治疗提供新的策略。

TRF通过激活肌肉生物钟来改善肌肉的生理和代谢功能