別熬夜!你身體里時刻都在斷裂的DNA,睡夠了才能修復好!

2022年04月10日20:45

來源:科普中國微信公號

夜深人靜,萬籟俱寂的時候,當你“熬最晚的夜,敷最貴的面膜”時,有沒有想過:人為啥要睡覺?

不光是你,科學家也好奇,為啥動物好像都需要睡覺。

最近有研究發現,之所以需要睡覺,或許是為了修復時刻都在斷裂的DNA。

△David Zada et al. Parp1 promotes sleep, which enhances DNA repair in neurons.

DNA是我們體內最重要的物質,主宰著生老病死。

孩子長得像父母,我們常說是遺傳,其實就是因為DNA。

這麼重要的物質,竟然時刻都在斷裂?睡覺能修復DNA,那如果我們熬夜……

我們體內的DNA

時刻都在斷裂?

DNA,又稱脫氧核糖核酸,是腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶四種化學堿基組成的生物遺傳物質。

人類DNA由約30億個堿基組成,這些堿基的順序決定了機體獨特的遺傳密碼,就像字母以一定的順序排列形成不同的單詞和句子一樣。

DNA的一個重要特性是可以自我複製,在這個過程中,DNA斷裂時刻都在發生。

導致DNA斷裂的原因大致可分為外源性與內源性兩大類。

外源性因素包括物理因素(如紫外線和電離輻射)、化學因素(如化工原料、菸草等有機物)和生物因素(如病毒等)三種。

內源性因素主要是正常細胞代謝產生的有害物質,如脂質過氧化產生的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)。

這兩種物質能夠引起氧化應激和細胞損傷。DNA的斷裂可以造成遺傳信息的改變,引發很多遺傳病、腫瘤等。

雖然DNA斷裂時刻都在發生,但是機體也有強大DNA修復機制,DNA的斷裂和修復在DNA複製過程中同時存在。

DNA修復要靠睡眠?

睡眠對大腦細胞中的DNA修復起著重要作用。

儘管人體的DNA修復機制一直在工作,但是DNA的損傷無時無刻不在發生。清醒的時間越長,DNA損傷就越嚴重。

但在清醒時,DNA修復不能高效地進行,它們只在你睡覺的時候彎道超車。睡眠可以激活我們體內的DNA修復系統。舉個例子,道路養護工人在晚上車流較少的時候可以更好地修理路面。

科學家發現,斑馬魚睡眠時神經細胞中的染色體移動速度是清醒時的兩倍。這種運動使得受損的DNA能夠自我重組和修復。如果斑馬魚的睡眠時間不足6小時,DNA損傷就並沒有充分減少,在白天也會繼續睡覺。

研究發現,一種叫做PARP1(多聚ADP核糖聚合酶1)的蛋白質在DNA修復過程起關鍵作用。這種蛋白質可以感知到清醒時不斷增加的DNA損傷,如果損傷達到某個閾值,它就向大腦發出信號,促進睡眠和DNA修復,從而減少DNA斷裂。相反,如果抑製了PARP1,斑馬魚就不會去睡覺,DNA修復也不會發生。

DNA的修復方式包括光修復、切除修復、重組修復和SOS修復等。其中最重要和有效的修復方式是切除修復。切除修復就是切除酶將損傷的DNA切除,然後用新合成的DNA填補空隙。

研究發現,褪黑素可以增加與切除修復通路相關的基因的活性,從而修復氧自由基造成的DNA斷裂。熬夜會影響褪黑素的分泌,從而影響DNA修復的能力。隨著時間的推移,這種DNA斷裂會積累,罹患疾病(如腫瘤、心血管疾病和癡呆)的風險也會增加。

人類的睡眠時間為什麼那麼久?

體型越大的哺乳動物需要的睡眠就越少。蝙蝠每天要睡18到20個小時,許多大型動物,如長頸鹿、大象和馬,有時只睡3到4個小時。一般而言,成年人每天需要7-9個小時的睡眠。人類為什麼不能像馬一樣只睡4小時,然後用更多的時間工作和娛樂呢?

目前還沒有明確的答案。睡眠時長為7—9小時主要是和晝夜節律以及睡眠穩態有關。

晝夜節律是指生命活動以24小時左右為週期的變動。人類在進化過程中將晝夜節律編碼到基因形成一種內源性的計時系統(生物鍾)。生物鍾控製著我們睡眠和覺醒的時間。到了晚上,大腦會釋放褪黑素,讓人感到疲勞並進入睡眠。

清醒時間越長,身體對睡眠的需求就越高,這就是睡眠穩態。當我們清醒時,大腦中的神經元會產生腺苷。腺苷是生命活動的副產品。大腦中腺苷的積累是導致疲勞的一個重要因素(咖啡因會阻止大腦中腺苷的活動)。在清醒時,腺苷的積累會促進睡眠的驅動力。清醒時間越長,腺苷積累的水平越高。在睡眠期間,身體才開始清除腺苷。

瞭解這些理論

可以讓我們對睡眠

有一個更深的認識

所以

別熬夜啦

早點洗洗睡吧

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