随着人类深空探索计划和载人飞行技术的不断进步，星际任务（例如火星探险）变得越来越可行。然而，在载人星际旅行开发中仍存在关键瓶颈，包括确保为船员提供稳定的生命维持必需品（如食物、水和其他消耗品）、解决骨丢失和肌肉萎缩等空间医学问题，以及推进人类生存支持技术。因此，开发能够诱导宇航员进入低代谢状态的有效技术成为研究重点，从而显著减少生命支持系统和能量需求。空间低代谢调节技术不仅对深空探索和长期太空飞行具有重要意义，也对再生医学和某些慢性疾病的预防/治疗具有重要意义，因为它可以通过降低身体的代谢率来有效减少能量消耗（Malatesta等人，2007年）。目前关于低代谢的研究主要集中在两种生物模型上：哺乳动物冬眠和长期禁食（PF）。尽管对冬眠进行了大量研究，但其潜在机制仍不完全清楚，这阻碍了人工冬眠诱导技术的进展（Cerri等人，2021年；Mohr等人，2020年）。相比之下，PF诱导的低代谢具有明显优势：通过饮食调整，在较低的能量消耗下实现代谢活动的减少，同时维持重要器官的功能（Dai等人，2022年）。
禁食是一种跨文明数千年来都存在的做法，涉及从12小时到三周的故意热量限制（Ezpeleta等人，2024年）。这种饮食干预已被证明能带来显著的健康益处，包括延长健康寿命和缓解肥胖和2型糖尿病等代谢疾病（Chen等人，2024年；Muñoz-Hernández等人，2020年；Strilbytska等人，2024年）。目前，多种禁食方案被广泛使用，包括时间限制进食（TRF）和间歇性禁食（IF）。这些方案通常涉及短期完全禁食（≤2天），例如5:2饮食或隔日禁食方案（Longo和Mattson，2014年）。尽管TRF和IF在管理代谢疾病方面显示出潜力，但它们在不同物种、年龄组和干预方案中的效果差异限制了其大规模应用（Lessan等人，2018年；Ağagündüz等人，2021年）。此外，关于它们对静息能量消耗（REE）影响的研究结论存在持续不一致性，且对其在太空飞行场景中的适用性的探索有限，这限制了它们的实际应用。
PF通常定义为持续超过三天的总热量限制饮食模式。临床研究表明，Buchinger风格的禁食4-21天可以显著改善人类的情绪和身体健康状况（de Toledo等人，2019年）。Tewani报告称，10天的长期禁食可以增强维生素D水平、提高活力并改善生活质量（Tewani等人，2022年）。最新研究进一步表明，只有在至少三天的完全热量限制后才能观察到明显的健康益处（Pietzner等人，2024年）。Laurens证明，在禁食期间REE逐渐下降：在10天的长期禁食测试中，REE在禁食后第9天下降了12%，并在缓慢重新进食阶段保持低代谢状态（Laurens等人，2021年）。Bertile等人显示，大鼠可以忍受PF，ATGL在禁食后期（超过6天）成为主要的脂肪酶（Bertile和Raclot，2011年）。现有证据表明，PF非常安全，并且与短期禁食相比，会引起更明显的能量代谢变化。尽管有这些优势，PF仍引发了关于饮食观念和健康安全的担忧，这限制了其广泛应用。因此，需要开发更安全、更合适的禁食模式。
禁食会触发一系列复杂的适应性代谢变化，调节食欲调节、能量储存和消耗（de Cabo和Mattson，2019年）。从基于葡萄糖的能量利用向基于酮体的能量利用的代谢转换通常在禁食后12-36小时内发生，这取决于初始的糖原储备和身体组成（Anton等人，2018年；Fausten和Bohnert，2021年）。虽然短期禁食（<48小时）不会完全耗尽糖原储备，但PF（>72小时）会引起深刻的代谢重组（Horton和Hill，2001年）。新兴证据表明，PF引起的代谢反应与短期禁食有质的不同，尽管其潜在的分子机制尚不完全清楚，这是应用的前提和基础。
因此，在本研究中，我们使用大鼠作为模型来研究PF期间体重（BW）和能量物质转换的变化，以及两种不同的间歇性长期禁食（IPF）方案：重复的6天禁食/6天重新进食周期（6+6 IPF模型）或4天适应期后跟随重复的6天禁食/6天重新进食周期（4+6+6 IPF模型）。我们进一步通过分析脂肪组织、骨骼肌和肝脏代谢在多个时间点的关键分子事件，比较了生理安全性和转录变化，以了解对禁食和重新进食的适应性反应。我们的发现提供了初步的转录学见解，提出了一个安全有效的IPF模型，并为未来研究载人太空任务中的低代谢调节提供了参考。
