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好忙,沒空吃飯……為什麼卻胖了!?

Credit: Jim Pennucci via Flickr

Credit: Jim Pennucci via Flickr

生理時鐘是日約節律(circadian rhythm)擬人化的說法,由位在下視丘(hypothalamus)的視交叉神經核(Suprachiasmatic Nucleus, SCN)做為主管理的大時鐘(master clock),接受環境中的光資訊,並將訊息傳到其他腦區和身體的周邊組織器官。生理時鐘讓我們在固定的時間想睡覺(sleep/wake cycle)、想吃飯(food anticipation),也調控著體內賀爾蒙(temporal hormone pattern)。例如,胰島素(insulin)是重要的代謝賀爾蒙,與代謝疾病如糖尿病息息相關;而其分泌和敏感度 (insulin sensitivity)在日夜就有所差別。[1][2]

肥胖一直是文明病的一大問題,過度的肥胖易增高罹患第二型糖尿病,心血管疾病甚至是癌症的風險,如何改善肥胖也是大家關心且切身的問題。生理時鐘已經被證實與身體的代謝息息相關,其相關的基因已經被證實表現在肝臟,胰臟,脂肪組織和骨骼肌……等等跟代謝相關的器官組織裡。[3]被擾亂的日約節律會導致身體更容易肥胖。在2014年一篇在人類身上的研究則指出,如果把午餐的時間延後3個小時,只要一周,身體的代謝指標與賀爾蒙就會與正常時間飲食的人不同。[4]相反的,透過對約日節律的了解,在適當的時間進食則能夠促進身體的代謝,達到健康瘦身的成效。最近,日本早稻田大學(Waseda University)團隊在《國際肥胖研究期刊》(International Journal of Obesity)發表一了篇文章證實良好的早餐習慣能夠抵抗肥胖,且進食後運動的效果會比進食前運動的效果更好。[5]

在2014年這篇針對人類的研究中,32位經過挑選的受試者在身高、年齡、體重、BMI(Body Mass Index)、體脂肪比例等等都沒有顯著差異。每位受試者先經過兩個禮拜的日常生活調整,由研究人員給予飲食和規定作息時間,然後才隨機分組到兩組:午餐進食時間在13:00(對照組),或午餐進食時間在16:30(試驗組)。這兩組只有在進食時間上有差異,早餐晚餐時間相同,所有的進餐都是相同的食物和熱量並由研究人員提供,作息時間也由研究人員所規定。儘管只是一周,較晚進食午餐的組別,其身體對於能量的代謝已顯示與對照組不同,不僅對於碳水化合物的氧化代謝較慢,其胰島素降血糖的功能也比較差。退黑激素(melatonin)是體內促進睡眠的賀爾蒙,而皮質醇(cortisol)則負責讓我們清醒。皮質醇通常在白天時升高,在晚上就寢前會降到最低。在這篇研究裡,較晚進食午餐的組別,在白天和下午的皮質醇濃度都比對照組低:低濃度的皮質醇不僅代表約日節律的調控已經受到影響,也有其他研究證實低濃度的皮質醇與肥胖有關。

Credit: chotda via Flickr

Credit: chotda via Flickr

從筆者上一篇文章《生理時鐘無所不在》的介紹,我們知道代謝器官裡的小時鐘(peripheral clock)會受到食物的調控,而中央時鐘(central clock)受日光照調控,當小時中跟中央時鐘不同步,身體的約日節律就會失調。

這篇研究不僅再次驗證了進餐時間對於日約節律的影響,我們也能進一步延伸:在現代忙碌的社會腳步,很多上班族或學生可能因為公事或修課而忽略了正常時間進餐的重要性,而這小小的不在乎卻能在短短一個禮拜就影響你的身體,如果養成長期的習慣,失調的約日節律不僅會讓你肥胖,失眠和暴躁的脾氣也會接踵而來。(那是不是來不及吃午餐就不要吃了呢?若省過午餐,早餐和晚餐之間,你的身體都會處於飢餓狀態,而飢餓是一種慢性壓力,長期下來還是會將代謝推向負面的方向)

我們可以將早稻田大學的研究看成進一步的延伸。在他們的研究裡,不僅有進食時間對於代謝的影響,更多了搭配運動的組合。在這篇文章裡,團隊給予小鼠脂肪比例特別高(45%)的飼料(High Fat Diet, HFD),限制不同時間的飲食和運動,並記錄體重的變化。由於小鼠是夜行性動物,為了便於將結果投射在人類作息上,他們將小鼠的活動時間擬人化成早上、中午、晚上。也就是說,對於身處12-12小時光暗周期(light-dark cycle)的小鼠而言,文章裡的早上是小鼠夜周期(dark period)開始算起的4小時,中午是中間的4小時,晚上則是最後的4小時。

這個日本團隊發現,單看進食時間的話(限制進食時間,但不限制運動時間),經過4週的高脂肪飼料處理,當小鼠被限制早上進食時,他們的體重上升的最緩慢。藉由單看運動時間的話(不限制進食時間,但限制運動時間),有運動的小鼠(free-exercise)比沒有運動的小鼠(no-exercise)更不容易胖,但是中午時間運動和晚上時間運動的效果比早上運動的效果好。呼吸比(respiratory exchange rate, RER)是一種看代謝的指標,當身體氧化代謝脂肪時,RER會接近0.7;當氧化代謝醣類時,RER會接近1.0。根據這個日本團隊的RER結果,這些比較能抵抗肥胖的小鼠,其身體會傾向代謝脂肪(RER約0.9)。

Credit: Eyesplash - let's feel the heat via Flickr

Credit: Eyesplash – let’s feel the heat via Flickr

進一步追蹤小鼠的行為,團隊發現被限制中午或晚上運動因而不易胖的小鼠,他們的進食時間也因為運動行為而被改變,皆傾向於運動前;因此,團隊懷疑也許這些小鼠能夠抵抗肥胖不單是因為進食的時間,也有可能是進食後才運動這樣的「組合」本身利於身體的代謝。為了釐清這個假說,這個團隊另外設計了實驗::一組小鼠受限制只能在早上進食(HFD)和中午運動;另一組則是被限制為中午運動晚上進食(HFD),結果早上進食中午運動的小鼠比較能夠抵抗肥胖。

但是這樣的試驗設計並沒有辦法說明較良好的抗肥胖效果是因為早上進食,還是因為進食後的運動,畢竟前面的結果顯示,單就早上進食這個行為本身就有抗肥胖的效果,因此團隊的下個實驗就是重複上個進食高脂肪飼料的實驗,但沒有後續的早上或晚上的運動。而結果顯示,即使沒有搭配運動,早上進食的小鼠依舊比較能抵抗高脂肪飼料所引起的肥胖。有趣的是,當團隊互調他們的實驗設計,也就是限制小鼠早上運動中午進食,或是中午進食晚上運動,這些有運動的小鼠都比沒有運動的小鼠更能夠體抗肥胖,但是中午進食晚上運動的小鼠體重上升得最為趨緩!所以除了早上進食可以抗肥胖,進食後的運動也有抗肥胖的效果!因此,團隊的結論是,早上進食本身能夠抵抗飲食所引起的肥胖,此外,先進食再運動的搭配也具有抵抗肥胖的效果。

事實上,生理時鐘跟代謝的研究不勝枚舉,這兩篇最新的文章除了驗證進食時間的重要性之外,研究者更是希望提醒社會,很多的社會病都來自於我們對於生活習慣的疏忽或是工作上的需求而情非得已;透過生理時鐘的了解,身體需要在對的時間有能量的刺激(input),才能有最好的工作表現和正常的生理機能。下次中午時間到了,再忙,也還是要吃點東西!而想要減肥的朋友們,最好的策略就是好好的吃一頓早餐,中午或晚上去運動,才是有效率又科學的減肥方式!

參考文獻

  1. la Fleur, S. E., Kalsbeek A Fau – Wortel, J., Wortel J Fau – Fekkes, M. L., Fekkes Ml Fau – Buijs, R. M. & Buijs, R. M. A daily rhythm in glucose tolerance: a role for the suprachiasmatic nucleus. Diabetes. 2001 Jun;50(6):1237-43.
  2. Marcheva, B., Ramsey Km Fau – Bass, J. & Bass, J. Circadian genes and insulin exocytosis. Cell Logist. 2011 Jan-Feb; 1(1): 32–36. doi: 10.4161/cl.1.1.14426
  3. Arble, D. M., Bass, J., Laposky, A. D., Vitaterna, M. H. & Turek, F. W. Circadian timing of food intake contributes to weight gain. Obesity 17, 2100-2102, doi:10.1038/oby.2009.264 (2009).
  4. Bandin, C. et al. Meal timing affects glucose tolerance, substrate oxidation and circadian-related variables: a randomized, crossover trial. LID – 10.1038/ijo.2014.182 [doi].
  5. Sasaki, H., Ohtsu T Fau – Ikeda, Y., Ikeda Y Fau – Tsubosaka, M., Tsubosaka M Fau – Shibata, S. & Shibata, S. Combination of meal and exercise timing with a high-fat diet influences energy expenditure and obesity in mice. Chronobiol Int. 2014 Nov;31(9):959-75. doi: 10.3109/07420528.2014.935785. Epub 2014 Jul 9.

關於作者

王輝斌

台灣大學動物科學技術學系畢業, 目前就讀於加州大學洛杉磯分校 (UCLA),攻讀生理學碩士, 研究領域是生理時鐘和神經科學, 希望能分享一些科普知識讓大家注意這好玩的時鐘。目標是透過這個身體內預設的時間系統, 加強個人的健康維護與藥物利用, 也希望能夠認識其他領域的朋友, 透過跨領域合作的方式, 讓生理時鐘這個領域在台灣受到重視。