4月18日,发表在《细胞唯物主义》杂志上的两篇论文证实,生物钟是身体对体力消耗做出反应的重要因素。这项研究集中于运动的不同组成部分,因此是相辅相成的。单就这份工作来说,现在说慢跑的最佳时间还为时过早。但至少在实验室里,晚上锻炼似乎更有效。虽然人类的生活方式要复杂得多,但这个研究领域才刚刚开始。
其中一项研究的资深作者、魏茨曼科学研究所生物分子科学系的Gad Asher说:“众所周知,我们生理和代谢的几乎每个方面都是由生物钟决定的。“这不仅适用于人类,也适用于每一个对光敏感的有机体。我们决定问问时间和运动表现之间是否有联系。”
加州大学欧文分校表观遗传和代谢中心的保罗萨松-科西补充说,“昼夜节律支配着我们所做的一切。”他是另一篇论文的资深作者。“我们实验室之前的研究表明,至少50%的代谢是昼夜节律,我们体内50%的代谢产物会按照昼夜节律周期振荡。运动将是受影响的事情之一。”
两个研究小组主要研究时间和小鼠运动表现之间的关系。因为老鼠在晚上是活跃的,所以它们要做的一件事就是通过区分老鼠的活跃期和休息期,而不是使用时钟上的数字,将老鼠的定时改为人类的定时。
阿什的团队首先在活跃期的不同时间将老鼠放在跑步机上。他们检查了小鼠在不同运动强度和方案下的运动能力,发现在“小鼠之夜”(活动时间结束时)直到凌晨,整体运动表现明显更好(平均约50%,某些方案中更多)。这些日常差异在时钟突变的小鼠中减少了——支持时钟在观察到的运动表现变化中的潜在作用。
为了确定运动表现日常变化的潜在决定因素,他们将高通量转录组学和代谢组学应用于肌肉组织。研究人员发现,在“老鼠之夜”运动中,有一种叫做ZMP(5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸)的代谢产物含量很高。众所周知,ZMP通过激活细胞代谢的主要调节剂AMPK来激活与糖酵解和脂肪酸氧化相关的代谢途径。因此,它可能有助于提高夜间的锻炼能力。“有趣的是,ZMP是AICAR(氨基咪唑甲酰胺核苷)的内源性类似物,这是一种被一些运动员用作兴奋剂的化合物,”Asher说。
研究人员还研究了12个人,发现了类似的效果。一般来说,与早上相比,晚上锻炼时,研究中的人耗氧量较低;这转化为更好的运动效率。
Sassone-Corsi的团队也将老鼠放在跑步机上,但他们使用了不同的方法。他们利用高通量转录组学和代谢组学来研究各种可能的因素,描述了运动过程中小鼠肌肉组织的变化。这使他们能够研究糖酵解(有助于糖代谢和能量产生)和脂质氧化(脂肪燃烧)等过程。
他们发现了一种叫做缺氧诱导因子1-(HIF-1?)蛋白质起着重要的作用。它可以根据一天中不同的时间通过不同的锻炼方式来激活。HIF-1?它是一种已知的转录因子,根据组织中的氧气水平刺激某些基因。Sassone-Corsi说:“HIF-1在这里非常重要,但直到现在我们还不知道它的水平会根据一天中的时间而波动。“这是一个新发现。”
根据加州大学欧文分校的工作,与休息期(晚上)相比,运动似乎对活跃期(相当于人类的早晨)的新陈代谢有最有益的影响。
研究人员指出,尽管昼夜节律钟在整个进化过程中一直受到保护,但将这些发现转化为人类并不那么简单。一个原因是人类的作息时间比实验室里的老鼠变化更大。萨松-科西说:“你可能是一个早起的人,也可能是一个夜猫子,你必须考虑这些事情。
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