图3 禁食期间血浆蛋白水平的时间轨迹,研究人员在1,034个显着变化的蛋白质靶标中确定了9个簇

结果3:长期禁食与神经细胞外基质(ECM)组织的替代物

研究发现,长期禁食会导致血浆蛋白质组的显著变化,其中ECM(细胞外基质)相关蛋白质的富集程度极高,特别是大脑特异性的ECM蛋白质tenascin-R与禁食显著相关,tenascin-R对于维持围绕神经元和突触的周神经元网的结构至关重要,从而决定了突触可塑性(Synaptic plasticity)。

此外,研究人员还观察到,血浆3-羟基丁酸盐(plasma 3-hydroxybutyrate)水平上升与大脑特异性的ECM成员以及神经营养因子的降低密切相关,3-羟基丁酸盐是一种与禁食相关的生理指标。这些发现可能有助于解释禁食对神经系统的影响,尤其是关于癫痫和其他神经疾病的治疗效果。

结果4:与减重及疾病风险相关的蛋白质

在长期禁食期间,一些蛋白质的变化与体重变化密切相关,并且在禁食后体重反弹时也呈现相应的变化,其中包括肺表面活性蛋白D(SFTPD)和白细胞介素7受体(IL7R)。这些蛋白质与免疫系统功能密切相关,包括与呼吸系统疾病(如新冠感染)及自身免疫性疾病(如多发性硬化症和哮喘)有关。

研究人员认为,这两种蛋白质与体重变化的一致关联可能使它们成为调节与肥胖相关不良事件的潜在生物标志物。

结果5:禁食代谢反应的蛋白质组介导因子

通过整合本研究和人类遗传研究的证据,研究人员确定了可能在长期禁食的代谢适应过程中起着重要的调节作用的蛋白质,并优先考虑了20个蛋白质靶点。

这些靶点(比如已知的调节因子PCSK9和ANGPTL4,以及新兴的候选因子INHBC)与血液中的葡萄糖和脂质代谢标志物强相关,并且具有强有力的基因证据,表明影响蛋白质水平的DNA序列变异也使人体易患改变的葡萄糖和脂质代谢或相关疾病。

结果6:从基因角度预测长期禁食对健康的影响

研究人员首先确定了与血浆蛋白水平变化相关的遗传变异,随后系统地建立了这些蛋白与疾病和多种健康指标之间的共享遗传结构,从而成功建立了212个蛋白质的基因易感性与近500种疾病和健康指标之间的潜在因果联系。

他们观察到,除了与脂质代谢相关的一些蛋白质外,早期(少于2天的短期)禁食引起的蛋白质变化对健康结果影响不大。而在长达三天或更长时间的禁食后,蛋白质的变化则对多种健康结果产生了不同的影响。研究结果建立了一个多样化的蛋白质基因组图谱,涵盖了与多种疾病相关的信息,包括与冠状动脉疾病的相关性。

研究人员还讨论了禁食对心血管疾病风险的调节作用。他们发现,禁食期间某些蛋白质的变化与冠状动脉疾病相关。其中,HYOU1基因的某种等位基因与冠状动脉疾病的风险增加相关,而禁食可能通过降低这种蛋白质的血浆水平来部分抵消其对疾病风险的影响,但具体机制尚需进一步研究。