人类昼夜节律系统和睡眠/进食周期对青少年卡路里摄入的独立影响
青少年体重状态对热量摄入的昼夜节律和行为周期的影响
学术背景
肥胖问题在全球范围内持续加剧，尤其是在青少年群体中，肥胖率不断上升，引发了多种慢性疾病的风险，如2型糖尿病、高血压、心血管疾病等。尽管已有研究表明，晚进食与肥胖风险增加有关，但关于内源性昼夜节律系统是否独立影响热量摄入，以及这种影响是否因体重状态而异，尚不明确。为了更好地理解这一问题，研究者设计了一项实验，旨在分离内源性昼夜节律系统与睡眠/觉醒及进食/禁食周期对热量摄入的独立影响。这项研究的核心在于探讨不同体重状态的青少年在内源性昼夜节律和行为周期的影响下，热量摄入的模式是否存在差异。
论文来源
该研究由来自多个机构的学者共同完成，包括Brown University的Mary A. Carskadon、Temple University的Chantelle N. Hart、University of Tennessee的Hollie A. Raynor，以及Brigham and Women’s Hospital的Frank A. J. L. Scheer等。该论文于2025年2月18日发表在《PNAS》（Proceedings of the National Academy of Sciences）期刊上，题为“Independent effects of the human circadian system and sleep/eating cycles on caloric intake in adolescents vary by weight status”。
研究流程
研究对象与分组
研究招募了51名12至17岁的青少年（24名健康体重、13名超重、14名肥胖），并根据体重指数（BMI）百分位数将其分为三组：健康体重（HW）、超重（OW）和肥胖（O）。所有参与者均无睡眠、医学或心理障碍，且在过去两个月内未跨越两个时区旅行。
实验设计
研究采用了“强制去同步化”（Forced Desynchrony, FD）协议，旨在分离内源性昼夜节律与行为和环境周期的影响。参与者在家中完成14天的固定睡眠时间（21:30至7:30）的稳定期后，进入实验室进行为期11天的研究。在实验室中，参与者遵循7个28小时的睡眠/觉醒周期，其中17.5小时为清醒期，10.5小时为睡眠期。在清醒期间，光照保持在6.58 lux的昏暗水平，以避免对昼夜节律系统的影响。
热量摄入测量
在清醒期间，参与者每隔一定时间进食，共6餐。每餐前，参与者从固定菜单中选择食物，研究团队对食物进行称重并记录摄入量。通过计算每餐前后的食物重量差异，得出每餐的热量摄入量。此外，参与者还完成了餐前饥饿感和餐后满意度等问卷调查。
昼夜节律测定
通过唾液褪黑激素（melatonin）的测量，确定每个参与者的内源性昼夜节律相位。唾液样本在清醒期间每20至45分钟采集一次，通过放射免疫分析法测定褪黑激素浓度，进而计算出每个参与者的昼夜节律周期和相位。
研究结果
内源性昼夜节律对热量摄入的影响
研究结果显示，所有参与者的热量摄入均受到内源性昼夜节律的显著影响。热量摄入在昼夜节律的早晨达到最低点，而在下午晚些时候达到峰值。具体而言，热量摄入的昼夜节律峰值出现在约17:30，与成年人的饥饿感和食欲峰值时间（约19:50）相比略有提前。
体重状态对昼夜节律影响的差异
超重和肥胖的青少年在昼夜节律的晚些时候摄入更多的热量，且其昼夜节律的振幅（即峰值与谷值之间的差异）显著低于健康体重的青少年。这表明，超重和肥胖的青少年的昼夜节律对热量摄入的调节作用较弱。
行为周期对热量摄入的影响
所有参与者的热量摄入在清醒期间逐渐减少，首餐的热量摄入最高，而最后一餐的热量摄入最低。然而，肥胖青少年的热量摄入在清醒期间的分布更为均匀，首餐的热量摄入较低，而最后一餐的热量摄入较高。
研究结论
该研究首次直接证明了内源性昼夜节律系统独立影响青少年的热量摄入，并且这种影响因体重状态而异。超重和肥胖的青少年在昼夜节律的晚些时候摄入更多的热量，且其昼夜节律对热量摄入的调节作用较弱。这一发现为理解肥胖的生理机制提供了新的视角，并为未来的干预策略提供了科学依据。
研究亮点
- 创新性实验设计：研究采用强制去同步化协议，成功分离了内源性昼夜节律与行为周期对热量摄入的影响。
- 体重状态的差异：首次揭示了超重和肥胖青少年在昼夜节律调节热量摄入方面的独特性。
- 应用价值：研究结果为制定针对肥胖青少年的个性化饮食干预策略提供了重要依据。
其他有价值的信息
研究还发现，餐前饥饿感和餐后满意度也受到昼夜节律的影响，且这种影响在超重和肥胖青少年中更为显著。此外，研究团队开发了一套详细的食物营养数据库，确保了热量摄入测量的准确性。
通过这项研究，我们不仅加深了对昼夜节律与热量摄入关系的理解，还为未来的肥胖干预研究提供了新的方向。