与短期禁食反应相关的分子通路

禁食是一种营养干预，包括在相对较长的时间内限制营养摄入。 它引发了深刻的代谢重新编程，旨在将营养供应从外部食物摄入转变为内部储存的营养。 这种复杂反应的周期性激活，称为周期性或间歇性禁食 (IF)，可引发多种抗衰老、代谢改变、神经系统疾病和心血管健康的保护作用。 短期禁食在不同的应激情况下具有保护作用，包括缺血再灌注、炎症发作和化疗引起的毒性，并提高化疗的抗肿瘤功效。 尽管禁食的基本生理学众所周知，但其有益作用背后的分子机制尚未完全了解。

在哺乳动物中，已经广泛研究了短期禁食（12 到 48 小时）在血液中营养动员方面的反应。 禁食遵循连续的阶段，在此期间营养物质从不同的储存库中释放出来。 首先，葡萄糖从肝脏和肌肉中的糖原储存中释放出来。 糖原耗尽后，两种禁食机制被激活：脂肪酸以游离脂肪酸 (FFA) 的形式从脂肪组织输出到血液中，到达肝脏，在那里它们被用来产生酮体，这一过程称为生酮作用。 此外，肝脏中的糖异生作用被激活，主要从甘油（脂肪分解过程中释放）和主要来自肌肉分解的氨基酸中产生葡萄糖。 所有这些生理反应都受到激素和分子机制的严格调节。

在荷尔蒙水平上，禁食会导致血液中胰岛素、瘦素和胃饥饿素减少，胰高血糖素水平升高，而血液脂联素保持不变。 此外，一些信号转导通路也会受到禁食的影响。 PPARalpha 是脂肪酸的一种核受体，它被禁食介导的血液游离脂肪酸 (FFA) 增加激活，并触发包括血细胞在内的多种组织中许多靶基因的表达。 已经表明，在许多小鼠组织中，细胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK) 抑制剂 p21 在短期禁食期间高度上调。 此外，已知 p21-null 小鼠无法忍受正常的禁食期，并且 p21 是在体内和分离的肝细胞中完全激活 PPARa 靶基因所必需的。

在当前的研究中，研究人员希望首次研究仍未探索的禁食分子机制，特别是 p21 和 PPARalpha 信号通路的表达诱导。 为此，研究人员分析了禁食 36 小时的健康志愿者的血液样本，以探索外周血单核细胞 (PBMC) 中的基因表达。