相信大家都或多或少有一定感受，不同季节的饮食习惯和能量消耗也是不一样的。但具体有哪些不一样，到底也没人能说个明白。

小薇在读文献的过程中发现，已经有研究者对此进行了探索，发现光周期对能量代谢的影响部分是由于食物摄入模式的差异所导致的，强调了长光周期对人类代谢影响的临床相关性。而由于人造光的存在，我们大多数人生活在长光周期中。白天长度或者光照长度到底对我们的能量摄入和消耗，以及整体代谢健康有什么样的影响呢？快来跟小薇一起看看吧～（ps：多追踪领域内的最新研究，很容易学习到新的选题方法和研究思路呢。没有思路、不知道怎么创新的欢迎来找小薇，超多个性化的研究思路供你选择哦！）

文献详情：

l 题目：季节性光照时间调节小鼠的外周生物钟和能量代谢

l 杂志：Cell metabolism

l 影响因子：29

l 发表时间：2023年9月

公众号A科研显微镜后台回复“123”，即可获得原文，文献编号231007

研究背景

日照长度是一种重要的环境信号，能够调节包括代谢在内的许多生理过程。研究表明，昼夜节律紊乱，如轮班工作或夜间暴露在人造光下，会对代谢健康产生负面影响，比如导致受昼夜节律影响的疾病发生，如代谢紊乱、心血管疾病和癌症。然而，白昼长度影响能量代谢的具体机制尚不清楚。因此有必要研究光周期对能量代谢的影响，制定改善整体代谢健康的新策略。

研究思路

研究人员使用小鼠模型来研究光周期对能量代谢的影响，将小鼠暴露在长时间(16小时光照/8小时黑暗)、短时间(8小时光照/16小时黑暗)和等量（12小时光照/12小时黑暗）的光周期中。等量能量摄入的情况下饲养13周后，并测量各种代谢参数，包括能量消耗、食物摄入和肝脏甘油三酯含量，分析了外周组织中核心生物钟基因和禁食相关代谢物的表达。通过使用限时喂养方式和CH3小鼠，明确食物摄入方式或者褪黑素是否能够影响光周期导致的生理差异。

主要结果

1. 在SL光周期下饲养的小鼠减少了体重和脂肪的增加，增加了能量消耗（EE）

将C57BL/6N雄鼠随机分组，在不同的喂养方式和光照时间下培养13周后，高脂饮食（HFD）喂养方式导致小鼠体重增加，但相比长光照射（LL），短光照射（SL）情况下饲养的小鼠体重增加更少。随着体重的增加，SL小鼠能量消耗呈趋势性变化。与LFD喂养的小鼠相比，HFD增加了所有组的肝脏甘油三酯，但SL小鼠的肝脏甘油三酯含量更低。

图1 SL饲养的小鼠以HFD喂养，减少了体重和脂肪的积累，降低了肝脏甘油三酯

2. 光周期影响食物摄入的模式、呼吸交换率和与禁食相关的代谢产物的节律性

实验期间的累积能量摄入没有变化，但不同光周期下小鼠的能量摄入模式有所不同。与SL小鼠相比，LL光周期小鼠的每日能量摄入和呼吸交换率(RER)浮动较低，总体RER较低。SL和LL小鼠的循环葡萄糖和胰岛素水平没有差异，但血浆非酯化脂肪酸(NEFAs)水平在HFD饲养的SL小鼠中比LL小鼠表现出更高的节律性，表明季节性光照时长调节能量代谢物的处理和储存。

图2 光周期影响食物摄入的节律性和与禁食相关的代谢产物

3. 光周期改变外周组织核心生物钟转录物的阶段和小鼠行为

研究者初步探讨了光周期对节律基因的影响。节律基因在光周期与ZT（昼夜节律研究中，时间ZT0表示灯打开的时间）之间的同步最少，在OffT（关灯后的小时数）与ExT（外部时间）之间的同步相似，与ST（同步时间）之间的同步最好。这在检查单个时钟基因时是明显的，并且在研究的其他组织中基本上是一致的。血浆皮质酮表现出类似的模式，与ExT和ST的同步情况最好。但24小时的食物节律摄入和活动在OffT和ST之间显示出相等的同步。

图3 光周期改变外周组织核心生物钟转录物的阶段和小鼠行为

4. 在SL光周期下饲养的小鼠肝脏中与禁食相关的转录物增加

在光周期之间进行比较时，SL与LL比较产生的差异节律转录本的数量最多，而SL与EL（等量光照）比较产生的差异节律转录本较少，并且在LL和EL光周期之间没有发现差异节律转录本。在比较SL和LL光周期时研究了浮动的差异基因，结果表明与脂肪形成相关的基因集在LL光周期中具有较高的浮动，与禁食相关的基因集在SL光周期中具有较高的浮动。光周期改变了肝脏中参与能量代谢的转录本的节律性，在SL光周期中饲养的小鼠在禁食和营养感应相关转录本中表现出更高的节律性。

图4 光周期影响与禁食和脂肪生成有关的肝脏基因的浮动和节律性

5. TRF降低了光周期对内质网的影响和禁食相关代谢产物的节律性

使用6小时限时喂养（TRF）方式，不仅消除了两个光周期之间能量摄入模式的差异，而且减少了LFD和HFD喂养小鼠的总能量摄入，不同光周期组也没有差异。LFD和HFD喂养的小鼠在SL光周期中平均RER高于LL光周期，而TRF消除了光周期对RER的影响。与自由喂养的小鼠相比，在TRF 12天后的不同光周期之间，肝脏甘油三酯含量相似。同样，TRF消除了SL和LL之间的肝糖原和血浆未酯化脂肪酸（NEFA）在不同光周期组的差异。

图5 限时饲喂降低了光周期对内质网和禁食相关代谢产物的影响

图6较短的光长度导致小鼠的能量消耗增加，而限时喂养减少了能量消耗

6. 褪黑素充足的小鼠重现出褪黑素缺乏的小鼠对光周期的反应

研究者将HFD喂养的富含褪黑激素的C3H/He小鼠暴露在SL或LL光周期中8周，并检查能量代谢和昼夜节律。能量摄入相同的情况下，与LL小鼠相比，在SL光周期下，C3H小鼠的体重和脂肪质量增加较少，能量摄入节律性增加，RER增加，EE增加，SL小鼠血浆NEFA水平的振幅更高，与C57BL/6N小鼠一致。结果表明，光周期对身体增重、脂肪量、EE和RER的影响在不同小鼠品系之间是可重复的，并且在很大程度上独立于褪黑激素系统的功能。

图7 C3H小鼠在体重、脂肪量、能量消耗和RER方面表现出与C57BL/6N小鼠相似的影响，但光周期对肝脏代谢没有影响

文章小结

这篇文章的创新之处在于揭示了光周期影响禁食相关代谢物的节律性，为进一步认识白昼长度影响能量代谢的机制提供了新的见解，有助于理解昼夜节律中断对哺乳动物能量代谢的影响，并有助于制定改善整体代谢健康的新策略。对于其他疾病领域的研究人员，可以探索类似的生物节律对于能量代谢的影响，结合文章中丰富的实验验证方法和严谨的思路，Cell子刊也并不是遥不可及！感兴趣的科研人，赶紧码住这个思路行动起来吧！