長期睡眠不足早逝的原因找到了!哈佛科學家發現與腸道中一種活性氧...

睡眠不足的最初症狀大家都很熟悉，有疲勞，難以集中注意力，也許易怒，甚至疲倦得咯咯笑。很少有人體驗過長時間睡眠被剝奪的後果，包括迷失方向、偏執和產生幻覺。

然而，長期的睡眠剝奪可能是致命的。雖然對人類的報導只是趣聞，但芝加哥研究人員在1983年對老鼠進行的一項被廣泛引用的研究表明，完全缺乏睡眠不可避免地會導致死亡。然而，儘管經過了幾十年的研究，一個核心問題仍然沒有解決：為什麼動物不睡覺時就會死亡？

現在，哈佛醫學院的神經科學家們已經發現了睡眠不足和早逝之間意想不到的因果關係。在一項對睡眠不足的果蠅的研究中，研究人員發現，死亡之前在腸道內總是積累著一種被稱為活性氧(ROS)分子。

當果蠅被給予中和和清除腸道中ROS的抗氧化化合物後，睡眠不足的果蠅仍然活躍，壽命也正常。在老鼠身上進行的其它實驗證實，當睡眠不足時，ROS會在腸道內積聚。

這一最新研究結果發表在6月4日的《細胞》期刊上，表明動物在某些情況下確實可以不睡覺生存。作者說，這些結果為了解睡眠不足的全部後果開闢了新的研究途徑，並可能在將來的某一天為消除睡眠不足對人體的有害影響提供思路。

「我們採取了一種公正的方法，在身體各處尋找睡眠不足造成損害的跡象。我們驚訝地發現腸道在導致死亡方面起著關鍵作用。」資深研究作者德拉甘娜·羅古爾加說，她是HMS布拉瓦尼克研究所的神經生物學助理教授。

「更令人驚訝的是，我們發現早逝是可以避免的。每天早上，我們都聚在一起看著這些蒼蠅，說實話，我們都不敢相信。我們看到的是，每次我們可以中和腸道中的ROS，我們就可以拯救果蠅。」 羅古爾加說。

長期以來，科學家們一直在研究睡眠。睡眠似乎是生命的基礎，但在許多方面仍是一個神秘的現象。幾乎所有已知的動物都在睡覺或表現出某種形式的嗜睡行為。沒有足夠的睡眠，嚴重的後果接踵而來。對人類來說，長期睡眠不足與心臟病、2型糖尿病、癌症、肥胖、抑鬱和許多其它疾病有關。

先前的研究已經表明，在動物模型中，長期的、全面的睡眠不足會導致過早死亡。為了回答睡眠不足是如何導致死亡的，大多數研究都集中在大腦上，而大腦是睡眠的來源，但還沒有得出決定性的結果。

腸道積累

牽頭這一研究的第一作者是亞歷山德·拉瓦卡羅和約瑟夫·卡普蘭，兩人均為HMS神經生物學研究員，,研究小組進行了一系列的果蠅實驗，分享許多與人類相似的睡眠基因，搜索睡眠不足對整個身體造成損害的蛛絲馬跡。為了監控果蠅的睡眠，研究人員使用紅外線光束持續跟蹤被安置在單個試管中的果蠅的運動。

他們發現，蒼蠅可以通過身體震動入睡，因此研究小組轉向了更複雜的方法。他們通過基因控制果蠅在特定的神經元中表達一種熱敏感蛋白，這種蛋白的活動可以抑制睡眠。當果蠅被關在29攝氏度(84華氏度)的環境中時，這種蛋白質會誘導神經元持續活躍，從而阻止果蠅入睡。

在溫度導致的睡眠剝奪10天後，果蠅的死亡率急劇上升，在第20天左右全部死亡。在同樣的環境條件下，睡眠正常的對照組果蠅可以活大約40天。

由於死亡率在第10天左右增加，研究人員尋找在第10天及前幾天細胞損傷的標記物。睡眠不足的果蠅和沒有睡眠不足的果蠅的大部分組織，包括大腦，都沒有明顯的區別，只有一個明顯的例外。

睡眠不足的果蠅的腸道中有大量的ROS——高度反應性的含氧分子，大量的ROS分子會破壞細胞內的DNA和其它成分，導致細胞死亡。在睡眠剝奪的第10天左右，ROS的積累達到高峰，當睡眠剝奪停止後，ROS水平下降。

另外的實驗證實，只有那些經歷了持續睡眠缺失的動物的腸道內才會產生ROS，而腸道確實是這種致命ROS的主要來源。

瓦卡羅說:「我們發現，睡眠不足的果蠅每次都以同樣的速度死亡。當我們觀察細胞損傷和死亡的標記時，腸道組織表現得尤為突出。」「我記得我們做第一次實驗的時候，在顯微鏡下你立刻就能看出有顯著不同。這在實驗室研究中幾乎從未發生過。」

該研究小組還通過使用溫和、連續的機械刺激使小鼠連續5天保持清醒來檢測ROS是否會在其它物種中積累。與對照組動物相比，睡眠不足的小鼠在小腸和大腸內的ROS水平升高，但在其它器官中沒有，這一發現與在果蠅身上的觀察結果一致。

死亡拯救

為了查明腸道內的ROS是否在睡眠剝奪導致的死亡中起因果作用，研究人員觀察了阻止ROS積累是否能延長存活時間。 

他們測試了幾十種具有中和ROS的抗氧化特性的化合物，並確定了這些化合物作為食物補充劑可以讓睡眠不足的果蠅擁有正常或接近正常的壽命。這些化合物，如褪黑素、硫辛酸和NAD，對清除腸道中的ROS特別有效。值得注意的是，補充劑並不能延長未被剝奪睡眠的果蠅的壽命。

實驗進一步證實了去除ROS在防止死亡中的作用，實驗中通過基因操縱果蠅，使其腸道內產生過量的抗氧化酶。在睡眠不足的情況下，這些果蠅的壽命正常到接近正常，而在神經系統中產生過多抗氧化酶的對照組果蠅則不是這樣。

研究人員說，研究結果表明，腸道內ROS的積累在睡眠不足導致早逝方面起著關鍵作用，但也提醒說，還有許多問題尚未得到解答。

卡普蘭·多爾說:「我們仍然不知道為什麼睡眠不足會導致ROS在腸道內積累，以及為什麼這是致命的。」「睡眠不足可能直接影響腸道，但誘因也可能源自大腦。類似地，死亡可能是由於腸道損傷，或者因為高水平的ROS具有系統性影響，或者這些因素的某種組合。」

眾所周知，睡眠不足會干擾身體的飢餓信號通路，因此研究小組還測量了果蠅的食物攝入量，以分析進食和死亡之間是否存在潛在的聯繫。他們發現，與未被剝奪睡眠的果蠅相比，一些被剝奪睡眠的果蠅一整天吃得更多。然而，限制獲取食物對生存沒有影響，這表明除了食物攝入之外還有其他因素。

研究人員目前正致力於確定導致ROS在腸道內積累並隨後生理紊亂的生物途徑。

研究小組希望他們的工作能夠為研究方法或療法的發展提供信息，以抵消睡眠剝奪帶來的一些負面影響。根據美國疾病控制和預防中心的數據，三分之一的美國成年人每晚睡眠時間不足7小時。睡眠不足是世界上許多人生活中的正常現象。

「我們很多人都長期睡眠不足。即使我們知道每晚熬夜不好，我們還是這樣做。」 羅古爾加說。「我們相信，我們已經發現了一個核心問題，如果消除了這個問題，至少果蠅可以不睡覺地生存。」

她說:「我們需要了解睡眠剝奪如何損害身體的生物學原理，這樣我們才能找到預防這種傷害的方法。」

譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：

https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(20)30555-9.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867420305559%3Fshowall%3Dtrue

https://medicalxpress.com/news/2020-06-fruit-reveals-link-gut-death.html

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