间歇性禁食还能改善长期记忆？新研究证实：与“长寿基因”有关
中国生物技术网
2021/05/28
论文
论文标题：Intermittent fasting enhances long-term memory consolidation, adult hippocampal neurogenesis, and expression of longevity gene Klotho
作者：Gisele Pereira Dias, Tytus Murphy, Doris Stangl, Selda Ahmet, Benjamin Morisse, Alina Nix, Lindsey J. Aimone, James B. Aimone, Makoto Kuro-O, Fred H. Gage, Sandrine Thuret
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期刊：Molecular Psychiatry
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日期：2021-05-25
数字识别码：10.1038/s41380-021-01102-4
摘要：Daily calorie restriction (CR) and intermittent fasting (IF) enhance longevity and cognition but the effects and mechanisms that differentiate these two paradigms are unknown. We examined whether IF in the form of every-other-day feeding enhances cognition and adult hippocampal neurogenesis (AHN) when compared to a matched 10% daily CR intake and ad libitum conditions. After 3 months under IF, female C57BL6 mice exhibited improved long-term memory retention. IF increased the number of BrdU-labeled cells and neuroblasts in the hippocampus, and microarray analysis revealed that the longevity gene Klotho (Kl) was upregulated in the hippocampus by IF only. Furthermore, we found that downregulating Kl in human hippocampal progenitor cells led to decreased neurogenesis, whereas Kl overexpression increased neurogenesis. Finally, histological analysis of Kl knockout mice brains revealed that Kl is required for AHN, particularly in the dorsal hippocampus. These data suggest that IF is superior to 10% CR in enhancing memory and identifies Kl as a novel candidate molecule that regulates the effects of IF on cognition likely via AHN enhancement.
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所属学科：神经科学生物
图片来源：Unsplash
间歇性禁食（IF）策略已被证明可以减肥并延长许多物种的寿命以及提高认知能力，包括在啮齿类动物、灵长类动物以及人类的衰老过程中引起广泛的健康改善。最近还有研究强调，禁食后转向健康饮食，可以作为高血压和代谢综合征患者的非药物干预手段。
间歇性禁食通常分为三种形式：一种是每日限时进食，即将进食时间段缩窄至6到8小时；另一种是所谓的“5∶2”，即一周内5天正常吃饭，其余2天吃的很少；再有一种就是隔日禁食，即第一、三、五、七天正常进食，第二、四、六、八天完全禁食（期间喝水或代餐）。
此前，间歇性禁食还被证明能增强学习能力和记忆巩固，并部分逆转与年龄相关啮齿动物运动协调和记忆功能的损害。但研究人员对其背后的作用机制仍知之甚少。
2021年5月25日，发表在《Molecular Psychiatry》（IF=12.38 ）上的一项最新研究中，来自英国伦敦国王学院领导的国际研究团队通过小鼠研究证实，隔日禁食策略是促进长寿基因表达的有效手段，可以改善小鼠的长期记忆巩固。
长寿基因，即Klotho。它的发现来自于一场意外。故事要从1997年说起，当时一组科学家在研究自发型高血压时，意外收获了一种类似人类衰老表型的小鼠。这种小鼠就被命名为Klotho小鼠。该研究发现，具有Klotho缺陷的小鼠在5到8周龄就会表现出各种早衰迹象，寿命也缩短了80%；而过表达Klotho的小鼠寿命大幅延长，雌鼠延长了19%，雄鼠延长了30.8%。简而言之，缺乏Klotho就早衰，增加Klotho的表达就延寿。
尽管Klotho主要在肾脏中产生，但它在某些大脑区域也高度表达，包括海马的齿状回（DG），特别是在其成熟的神经元中。Klotho在大脑中的功能仍是个谜，但此前有研究提出Klotho在认知中发挥着重要作用，因为其产生的一种蛋白的血清水平升高与人类和啮齿动物的认知能力增强有关。
在这项研究中，研究人员将雌性小鼠分成三组：标准饮食组（对照）、限制热量饮食组和每隔一天喂食一次的间歇性禁食组。后两组比对照组少摄入10%的热量。
在三个月的时间里，与其他两组相比，间歇性禁食组的小鼠表现出了更好的长期记忆巩固能力。
研究人员对这些小鼠的大脑进行了研究，证实了Klotho是成年海马神经发生的一个重要调节因子，并提出它是一种新的分子机制，间歇性禁食可能通过该机制提高了认知能力。
研究通讯作者、伦敦国王学院心理学和神经科学研究所基础和临床神经科学系的Sandrine Thuret博士说：“我们现在对间歇性禁食促进成年神经发生的原因有了更深刻的理解。我们的研究结果表明，Klotho不仅是必需的，而且在成年神经发生中发挥着核心作用，这研究表明间歇性禁食可以是改善人类长期记忆的有效手段。”
研究人员现在希望在人类参与者中重复这项研究，以便进一步探索间歇性饮食的影响。
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