摘要：在快节奏的现代生活中，很多人饮食时间混乱，尤其偏爱在夜间大快朵颐。这不仅容易导致肥胖和代谢紊乱，还可能影响运动能力和日常精力。研究发现，进食时间和昼夜节律与运动代谢密切相关。例如，白天进食可增强小鼠的运动耐力（小鼠作息昼伏夜出，相当于人类的晚上进食），而夜间进

在快节奏的现代生活中，很多人饮食时间混乱，尤其偏爱在夜间大快朵颐。这不仅容易导致肥胖和代谢紊乱，还可能影响运动能力和日常精力。研究发现，进食时间和昼夜节律与运动代谢密切相关。例如，白天进食可增强小鼠的运动耐力（小鼠作息昼伏夜出，相当于人类的晚上进食），而夜间进食（相当于人类的白天进食）则有助于预防肥胖、脂肪肝和糖尿病。不过进食节律如何调控脂肪细胞功能，仍然存在许多未知。

3月14日，西南医院李旻典、张志辉团队联合中国科学院遗传与发育研究所、中国科学院上海药物研究所等团队在国际权威期刊Cell Metabolism（IF=27.7）上在线发表了题为“Dietary timing enhances exercise by modulating fat-muscle crosstalk via adipocyte AMPKα2 signaling”的最新研究成果。该研究揭示了饮食时间通过脂肪细胞AMPKα2信号通路增强运动能力的机制，为理解饮食、代谢和运动之间的关系提供了新的视角。

该研究基于蛋白质组学、磷酸化修饰组学、脂质组学、代谢组学的多组学分析方法，阐明了日间限制性进食（DRF）可使小鼠脂肪组织的蛋白质组和脂质组产生新的昼夜节律，激活脂肪细胞中的AMPKα2信号通路，从而增强运动耐力。并阐明了脂肪细胞营养感应器AMPKα2通路在代谢昼夜节律调控中的重要作用。景杰生物为该研究提供了蛋白质组学、磷酸化修饰组学技术支持。

图1 本研究模式图

01

DRF使蛋白质组和脂质组产生新的昼夜节律

进食时间能够以组织特异性的方式同步外周组织的日常节律，通常在肝脏和性腺白色脂肪组织（GWAT）中表现出来。为了确定有助于运动调节的脂肪细胞固有节律通路，研究选择对昼夜节律紊乱抵抗力更强的雌性小鼠，对日间限制性进食（DRF）和夜间限制性进食（NRF）后的性腺白色脂肪组织（GWAT）进行了蛋白质组学分析。

蛋白质组学结果表明，DRF和NRF分别使小鼠GWAT中281种（6.78%）和513种（12.4%）的蛋白质呈现昼夜节律性变化，其中DRF使80.4%的节律性蛋白质显示出新的昼夜节律性。二者间存在867种显著变化的蛋白质，差异蛋白主要富集在核糖体、胰岛素信号通路和AMPK信号通路等。

进一步的脂质组学分析则发现，DRF和NRF分别使小鼠GWAT中110种和29种脂质呈现昼夜节律性变化。综合以上结果表明，DRF能够使脂肪组织中的蛋白质组和脂质组产生新的昼夜节律性变化，从而影响脂肪组织的代谢功能。

图2 DRF使脂肪组织中的蛋白质组和脂质组产生新的昼夜节律性变化

02

DRF诱导脂肪细胞AMPKα2信号通路，增强运动耐力

翻译后修饰在昼夜节律中发挥重要的调控作用。为揭示DRF对脂肪组织磷酸化修饰组的影响，研究团队对自由喂养（ALF）、DRF、NRF小鼠的GWAT进行了磷酸化修饰组学分析。结果共鉴定到70338个肽段、55834个磷酸化修饰位点和6956个磷酸化蛋白。分析发现，与ALF或NRF相比，DRF显著降低了生物钟昼夜节律部位的振幅。差异表达磷酸化位点的通路分析表明，AMPK信号通路是DRF诱导的最显著上调信号通路之一。且DRF能够诱导脂肪细胞中AMPKα2信号通路的激活，从而调节脂肪组织的代谢节律。

为了验证脂肪细胞AMPKα2信号在运动耐力中的作用，研究构建了Prkaa2特异性敲除小鼠模型。结果发现，与对照组相脂肪细胞AMPKα2可调节血清代谢、脂质代谢

进一步的血清代谢组和脂质组学分析显示，日间限制性进食（DRF）可诱导小鼠血清中280种代谢物及性腺白色脂肪组织（GWAT）中游离脂肪酸（FFA）和甘油三酯（TAG）的昼夜节律性变化。然而，脂肪细胞AMPKα2信号缺失会显著扰乱血清中乳酸、琥珀酸等代谢物和脂质的节律性，表明该信号通路在调节血清代谢组和脂肪组织脂质组的昼夜节律中发挥关键作用，进而影响全身代谢和脂肪代谢。

接下来，研究团队对DRF和NRF小鼠的GWAT进行转录组学和蛋白质组学分析。结果发现AMPKα2信号能够重置脂肪细胞中酰基辅酶A代谢相关基因（如Slc27a1和Dgat1）的表达节律，从而影响脂肪酸的摄取和甘油三酯的合成，调节脂肪代谢。

图4 脂肪细胞AMPKα2调节全身和组织代谢组

04

脂肪细胞AMPKα2的昼夜节律激活可增强运动耐力

最后，研究探讨了AMPK激活剂的给药时间对运动耐力的影响。结果发现，在生物钟黎明时分（ZT12）用AMPK激活剂C29处理能够显著增强小鼠的运动耐力，而其他时间给予则效果不明显。

进一步分析发现，AMPK激活剂的这种时间依赖性效果需要脂肪细胞AMPKα2信号通路的完整性。这些结果表明，脂肪细胞AMPKα2信号通路的昼夜节律激活能够增强小鼠的运动表现和肌肉功能，为开发基于节律的运动耐力增强策略提供了理论依据。

图5 脂肪细胞AMPKα2的昼夜节律激活可增强运动耐力

综上所述，该研究通过蛋白质组学、磷酸化修饰组学、代谢组学、脂质组学的多组学方法，揭示了进食节律对代谢和运动能力的复杂调控机制。即日间规律进食可使小鼠脂肪组织的蛋白质组和脂质组产生新的昼夜节律，激活脂肪细胞中的AMPKα2信号通路，从而增强运动耐力。此外，研究还阐明了在特定时间激活AMPKα2信号通路能够显著增强运动耐力，为优化运动训练和改善代谢健康提供了新的策略和理论依据。

景杰评述

值得一提的是，2024年西南医院李旻典和张志辉教授结合蛋白质组学、4种主要翻译后修饰修饰（磷酸化、泛素化、糖基化与琥珀酰化）和脂质组，绘制出不同限制进食模式下的小鼠肝脏昼夜节律多组学全景式图谱（点击链接详细阅读：Nat Commun | 西南医院团队报道小鼠肝脏昼夜节律的多修饰组学图谱）。本文首次报道脂肪细胞AMPKα2信号通路作为脂肪和肌肉之间昼夜代谢协调的关键调节因子，再度印证和发掘了蛋白质、翻译后修饰对于昼夜节律调节的关键作用。

景杰生物作为蛋白质组学驱动精准医学领域的领军企业，在行业内率先推出高灵敏度和高准确度的4D、10X 蛋白质组学、修饰组学技术，相关业务包含：蛋白质组定性/定量/靶向定量、修饰蛋白质组学、空间蛋白质组学/磷酸化修饰、单细胞蛋白质组学等。截至目前，项目成果接连见刊于Nature、Cell、Science等国际顶尖杂志，涵盖医学、动植物学等各领域，欢迎各位老师前来咨询！

参考文献：

Chen J, et al. 2025. Dietary timing enhances exercise by modulating fat-muscle crosstalk via adipocyte AMPKα2 signaling. Cell Metab.

来源：景杰生物