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6 月 11 日， 哈佛大学神经生物系的 Alexandra Vaccaro 博士和 Dragana Rogulja 教授等人在 Cell 发布了一项研究成果。这项研究发现，睡眠不足可导致苍蝇和老鼠肠道内活性氧（ROS）聚积，引起器官的氧化应激反应；如果通过抗氧化剂阻止活性氧聚积，即使没有睡眠，苍蝇亦可正常存活。 睡眠是所有动物都需要的生理活动之一。随着人们的生活节奏越来越快，睡眠不足日益常见。睡眠不足的人会感到烦躁、学习效率下降等；长期的睡眠缺失，会导致肥胖、心脏病、高血压和糖尿病，甚至缩短人的寿命。但一直以来，人们对于睡眠与人体健康的具体关系都缺乏了解。 此前有研究发现，在睡眠不足的情况下观察到的死亡可能是由于大脑功能受损造成的，因为在睡眠不足时，认知能力也会出现明显下降。除了损害认知能力外，睡眠不足还会导致胃肠、免疫、代谢和循环系统的功能障碍，不过人们目前还不清楚这些是睡眠不足使得神经系统功能出现问题所导致的间接后果，还是睡眠不足带来的直接影响；此外，人们也不清楚这些功能障碍是否可能会导致死亡。 睡眠的其中一个作用是预防大脑的氧化应激反应。有多项研究曾报道失眠过程中大脑抗氧化反应的改变 ，最近，研究人员又发现失眠会改变苍蝇大脑中的几个睡眠调节神经元的氧化还原状态，从而影响它们的活动。但是，研究人员并没有观察到大脑因睡眠不足而受到明显的损伤，因此他们开始在其他地方寻找氧化应激的迹象。 现在，Alexandra Vaccaro 博士和 Dragana Rogulja 教授的这项研究将人们的关注焦点引向了肠道。 用基因编辑限制动物睡眠，发现肠道内 ROS 大量积聚 Alexandra Vaccaro 博士的实验室团队采用苍蝇和老鼠作为实验对象，因为苍蝇和哺乳动物有着共同的睡眠核心属性，而且睡眠是苍蝇存活的必要条件。 为了研究长期睡眠不足带来的影响，Alexandra Vaccaro 博士团队采用基因编辑的手段来持续限制动物的睡眠时间、同时不消除它们对睡眠的生理需求。 （来源：Cell） 一些 Gal4s 是靶向神经元的，激活它们以后会导致严重的睡眠缺失，却不会触发代偿性的睡眠动力；当睡眠剥夺停止时，动物将恢复正常的睡眠，即来到它们的觉醒周期，它们不再需要额外的 “补觉”。Alexandra Vaccaro 博士团队通过 Gal4 基因表达激活技术，成功地使控制睡眠的神经元表达出受温度激活的通道蛋白 TrpA1。21℃时，TrpA1 处于关闭状态，该温度适用于监测基线睡眠；将温度提高到 29℃后，TrpA1 打开，神经元受到刺激，导致动物睡眠减少。当 TrpA1 在 11H05 - 或 60D04-Gal4 标记的神经元中表达时（11H05>TrpA1，60D04>TrpA1），苍蝇的睡眠时间缩短到此前的 10%。 研究人员发现，在任何情况下，睡眠不足的动物都比对照组中未被剥夺睡眠的动物更早死亡。在被剥夺睡眠的第十天，动物的死亡率最高。当对这些动物进行检查，研究人员发现动物的大部分组织似乎没有受到影响，但是，睡眠不足的动物肠道内的 ROS 水平出现显著上升。 （来源：Cell） 为了检测 ROS 在肠道和其他器官里的水平， 研究人员采用了二氢乙啶来探测， 二氢乙啶在受到氧化时会释放出红色荧光，未被氧化时会释放蓝色荧光。而同时，另一种会被过氧化氢激活的探测方式也证明了 ROS 在肠道内的增加。 此后，研究人员测试了这一的结论在哺乳动物模型中是否普遍适用。他们利用温和且持续的机械刺激，使 C57BL / 6J 小鼠被剥夺睡眠长达 5 天。在每个重复的实验中，5 只小鼠被安置一个专门的设备中，里面有一根缓慢旋转的栏杆，从而防止小鼠睡着。作为对照，另外 5 只小鼠被安置在一个相同的设备内，但取消了旋转的栏杆。 研究人员同时检查了缺乏睡眠和不缺乏睡眠的小鼠的内脏， 将它们切片，然后通过 DHE（二氢乙啶）去寻找 ROS 的迹象。与不缺乏睡眠的的小鼠相比，缺乏睡眠小鼠的小肠和大肠里 ROS 含量都有所上升，尤其是小肠，在剥夺睡眠两天后 ROS 含量就出现升高；而大肠（结肠）内 ROS 含量的升高则没有那么明显，因为大肠内的基础 ROS 水平更高。此外，即使是在剥夺睡眠五天之后，在小鼠的其它器官里也没有发现 ROS 水平的改变。 使用抗氧化剂清除动物体内的 ROS，可延长其寿命 以上两组实验的结果揭示了睡眠剥夺、ROS 积聚和动物死亡之间的关联性。为了确定它们的因果关系，Alexandra Vaccaro 博士团队又测试了是否可以在不增加睡眠的前提下，通过清除 ROS 来延长动物的寿命。 （来源：Cell ） 通过食物补给，研究人员测试了 53 种已知的具有抗氧化能力的物质，并发现其中有 11 种可以让睡眠不足的动物保持正常或接近正常的生存周期。这些抗氧化剂中，有些通过贡献电子直接中和 ROS（例如硫辛酸、槲皮素和四甲基哌啶氧化物），有些则通过促进内源性抗氧化酶的表达来降低 ROS 水平（例如乙醯半胱氨酸和苯丁酸钠）。在使用抗氧化剂期间，动物依然处于睡眠不足的状态，换句话说，这些抗氧化剂并不是通过延长动物睡眠时间来发挥作用的。 目前，仍然还有很多问题暂时没有答案， 例如睡眠不足导致 ROS 积聚的具体机制，ROS 为什么只在肠道内堆积，为什么研究人员没有在缺乏睡眠的动物的大脑内发现显著的损伤。但同时，这项研究也再次证实了长期睡眠不足对人类健康的影响，尤其是可能会引起消化道的病变。此前就有研究证明多种消化道疾病都和肠道内较高的 ROS 水平有关；ROS 也会增加患结肠癌的几率；缺乏睡眠导致的炎症还会进一步促进免疫细胞分泌 ROS，从而造成其他器官的氧化损伤。 这项研究也为缓解睡眠不足导致的健康问题提供了一种可能的解决方案。也许在未来，人们可以减少熬夜对身体的损害。 责编：韦昱彬 参考： https://www./science/article/pii/S0092867420305559 -End- |
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