腸道微生物對睡眠調節中的影響

最近有人研究了腸道微生物群對睡眠的影響，這項研究由日本筑波大學研究人員進行，揭示了細菌怎麼改變腸道的環境和菌群，從而影響睡眠等行為。

這一發現可能為睡眠困難或經歷與睡眠有關的健康問題（例如失眠，慢性疲勞和精神錯亂）的人們提供新的希望。

該研究的主要作者，柳澤正史教授說：「我們發現微生物的消耗消除了腸道中的血清素，我們知道大腦中的血清素水平會影響睡眠-覺醒周期。」 「因此，通過改變飲食來改變腸道中的哪些微生物有可能幫助那些睡眠困難的人。」

這項新的研究建立在先前工作的堅實基礎上，該工作建立了認知和大腦發育要素與腸道微生物健康和新陳代謝之間的緊密聯繫。該研究發表在《科學報告》上。

菌群-腸腦軸

晝夜節律和進食等內在和外在的暗示會嚴重影響睡眠。晝夜節律是必不可少的生物學過程或功能，會根據人體內部時鐘遵循24小時周期。

最重要的晝夜節律之一是覺醒周期。影響或喚醒睡眠-喚醒周期的因素可能會導致睡眠障礙。

腸道代謝通過循環系統和迷走神經與大腦功能緊密相連，後者形成了一個稱為「腦腸軸」或「微生物群腸腦軸」的網絡。

研究表明，腸道微生物組（存在於腸道中的細菌，病毒和真菌群落）會影響認知功能，大腦發育，記憶形成，晝夜節律和心理健康。

人們何時何地進食會影響腸道菌群的組成，大小和每日節律。腸道菌群的變化會改變腸道代謝，因為屬於該菌群的微生物會產生許多腸道代謝物，即由消化過程中發生的化學反應產生的分子。

因此，改變飲食習慣可能會改善一個人的睡眠或減少睡眠問題。如果情況確實如此，它將作為睡眠藥物的一種自然的，相當簡單的替代療法，它可能會產生一系列負面影響，包括白天的嗜睡和胃腸道問題。

在這項研究中，研究人員將25隻基因相同的8周齡雄性小鼠分為兩組。

他們為實驗組的小鼠提供了四種常用的廣譜抗生素與水的接觸。他們包括抗生素治療，以耗盡小鼠的腸道菌群。同時，其他小鼠-對照組-飲用不含抗生素的水。

4周後，研究人員發現，飲用抗生素水的小鼠的腸道代謝產物比對照組的小鼠少得多。

Yanagisawa教授說：「我們在小鼠組之間發現了200多種代謝物差異。」 「在缺乏微生物群的小鼠中約有60種正常代謝物缺失，而其他代謝物的含量卻有所不同，與對照小鼠相比有所不同。」

研究小組發現，抗生素治療最受影響的生物學途徑是在產生神經遞質（神經元用來交流的分子）中起作用的那些途徑。

結果表明，抗生素治療完全關閉了色氨酸-血清素途徑。耗竭微生物群的小鼠的色氨酸水平高於對照小鼠，但幾乎沒有血清素。因此，似乎腸內微生物對於從食品中的色氨酸產生5-羥色胺的過程中至關重要。

耗竭微生物的小鼠也缺乏維生素B6代謝物，維生素B6代謝物是可加快5-羥色胺和多巴胺產生的分子。

接下來，研究人員使用他們植入頭皮的電極檢查了小鼠的大腦活動，以記錄腦電圖（EEG）/肌電圖（EMG）信號，從而追蹤大腦的電活動。

此步驟表明，與對照組小鼠相比，耗竭微生物群的小鼠在夜間應處於活躍狀態，夜間的眼動（REM）和非REM睡眠更快。消耗微生物群的小鼠在白天也有較少的非快速眼動睡眠，其中大多數小鼠通常都在睡眠。

最後，研究小組指出，在白天和黑夜中，微生物群落耗盡的小鼠經歷的REM睡眠發作次數均高於對照組，而白天的非REM發作發生次數更高。

這些發現表明，與對照小鼠相比，消耗微生物群的小鼠在睡眠和喚醒階段之間的切換更為頻繁。研究人員認為，這些睡眠障礙可能與血清素水平低有關，但是需要更多的研究來確定其機制。

研究局限性和未來研究

該研究的局限性在於，研究人員不能忽視抗生素對腦功能的直接作用。研究人員建議，在未來的研究中解決此問題的一種方法是使用無菌小鼠。

未來的研究還可以通過控制飼餵和某些微生物的施用來確定腸道菌群，從而使研究小組能夠評估每種微生物對睡眠覺醒周期的影響。

一些研究表明，益生元是支持健康腸道微生物群的營養素，有助於改善人類的睡眠質量。補充益生元還可以減少大鼠與壓力有關的睡眠障礙。

未來的研究將需要測試這些發現是否在人類受試者中成立。