還在熬最長的夜?長期睡眠不足致死,問題在於腸道
2020年06月06日09:20

  來源:生物探索

  用最貴的眼霜,熬最長的夜,是當代人相似的生活方式。熬夜、失眠成了城市夜生活的主題曲。睡眠不足的症狀,想必大家都熟悉,疲倦乏力、注意力難以集中、健忘、易怒等等。

  長期睡眠不足是致命的。早在1983年,美國芝加哥研究人員對小鼠進行了一項研究表明,完全缺乏睡眠不可避免地會導致死亡。然而,幾十年過去了,一個核心問題仍然沒有解決:為什麼動物不睡覺會死?

  現在,美國哈佛醫學院的神經科學家發現了睡眠不足致死的因果關係。相關研究結果發表在6月4日的《Cell》雜誌上。

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.049
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.049

  研究人員發現,睡眠不足會導致果蠅和小鼠腸道中的活性氧(ROS)分子積累,而腸內積累的ROS會觸發改器官的氧化應激。也就是說,ROS不僅是睡眠不足的相關因素,還是死亡的驅動器。好消息是,通過口服抗氧化劑化合物等方法清除動物腸道內的氧化物,即使長期熬夜,其壽命也和保持正常睡眠的動物沒有差異。

  睡眠是生命的基礎。在人類中,慢性睡眠不足與心臟病、2型糖尿病、癌症、肥胖症、抑鬱症和許多其他疾病有關。科學家們長期以來一直在研究睡眠,然而大多數研究工作都集中在大腦上,一直沒有決定性的結果。

  研究作者、神經生物學副教授Dragana Rogulja說:“我們驚訝地發現腸道在導致死亡的過程中起著重要作用。更讓人驚訝的是,睡眠不足導致的過早死亡是可以避免的,中和腸道中的ROS就可以。”

  在最新的研究中,研究小組在果蠅中進行了一系列實驗。因為果蠅與人類共享許多調節睡眠的基因,而且果蠅的生命週期較短便於觀察。他們通過基因操縱果蠅特定的神經元,使其表達一種熱敏蛋白——該蛋白的活性可抑製睡眠。當果蠅被放置在29攝氏度的條件下,這種蛋白質誘導神經元保持持續活躍,從而抑製了果蠅的睡眠。

睡眠不足的果蠅(一天、七天、十天,從左到右)的腸道中會積聚活性氧(ROS)
睡眠不足的果蠅(一天、七天、十天,從左到右)的腸道中會積聚活性氧(ROS)

  經過10天的睡眠剝奪後,果蠅的死亡率達到峰值,並在第20天左右全部死亡。在相同的環境條件下,保持正常睡眠的對照果蠅可以存活多達40天。

  由於死亡率在第10天左右達到峰值,因此研究人員在那一天及之前幾天尋找細胞損傷的標誌。對比睡眠剝奪的果蠅和正常睡眠的果蠅,包括大腦在內的大多數組織都無差別,只有一個明顯的例外——睡眠剝奪的果蠅腸腔內有大量的ROS堆積。

  這些ROS是高度反應性的含氧分子,它們會大量破壞DNA和細胞內的其他成分,從而導致細胞死亡。ROS的積累在睡眠不足果蠅組中第10天左右達到峰值,並且當睡眠剝奪停止時,ROS水平降低。小鼠試驗也證實了這一點,只有那些持續睡眠剝奪的動物腸道才會積累ROS。

比較睡眠不足(下排)和正常睡眠(上排)果蠅在各種組織中的ROS積累
比較睡眠不足(下排)和正常睡眠(上排)果蠅在各種組織中的ROS積累

  為了弄清楚腸道中的ROS是否在睡眠不足引起的死亡中起因果作用,研究人員研究了清除ROS積累是否可以延長生存期。他們測試了數十種具有抗氧化劑特性的化合物,這些化合物已知能夠中和ROS,而且可以作為食品補充劑使用。結果發現,這些化合物(例如褪黑素、NAD)在清除腸道中的ROS方面特別有效,可使睡眠剝奪的果蠅具有正常或接近正常的壽命。值得注意的是,補充化合物並沒有延長睡眠正常果蠅的壽命。

比較顯示抗氧化劑化合物從睡眠不足的果蠅腸道清除ROS的功效
比較顯示抗氧化劑化合物從睡眠不足的果蠅腸道清除ROS的功效

  通過基因調控果蠅以在其腸道中產生過量抗氧化酶的實驗進一步證實了去除ROS在預防死亡中的作用。這些果蠅在睡眠剝奪時具有正常至接近正常的壽命,而在神經系統中過量產生抗氧化酶的對照果蠅則並非如此。

  還值得注意的是,我們知道睡眠不足會幹擾人體的饑餓信號傳導途徑,因此研究小組還測量了果蠅的食物攝入量,以分析進食與死亡之間是否存在潛在的關聯。結果顯示,與正常睡眠的對照組果蠅相比,一些睡眠不足的果蠅全天吃得更多。但是,限製食物的獲取對生存沒有影響。所以說,睡眠不足反而會變胖,癥結就在於此。

  總結來說,研究結果表明,腸道內ROS的積累在睡眠不足導致的過早死亡中起著核心作用。但研究人員警告說,還有許多問題仍未得到解答。比如,我們仍然不知道為什麼睡眠不足會導致腸道內的ROS蓄積,以及為什麼如此致命。

  現在,研究人員正在努力尋找導致ROS在腸道中積累並隨後造成生理破壞的生物學途徑。研究小組希望他們的工作,能夠抵消或減少睡眠不足帶來的傷害。

  早睡早起,從今晚做起。然而,道理都懂,卻依舊過不好這一生。

  End

  參考資料:

  [1] Sleep, Death and … the Gut?

  [2] Sleep Loss Can Cause Death through Accumulation of Reactive Oxygen Species in the Gut

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