不睡觉为什么会死掉?致命杀手在肠道

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  作者|彭志平 陈天真

  最近,拼多多98年员工不幸猝死在深夜回家路上,再次引发人们对互联网公司996工作模式的讨论。无论是连轴转的企业员工,还是学生党,我们很多人都长期处于睡眠不足的状态。

  更可怕的是,一天的劳碌之后,很多年轻人还会陷入报复性熬夜的魔咒,刷剧、看小说、玩游戏……仿佛只要不睡觉,自由的时间就会赚到。殊不知,生命,也像手中的电视剧一样,以 X1.5 的倍速流逝了。

  睡眠不足会致命,这很多人都知道,但原因到底是什么呢?却是非常令人好奇。不过,一项发表在2020年6月《细胞》杂志上的研究,似乎给出了答案:

  通过对果蝇的研究,哈佛医学院的科学家们发现,睡眠剥夺的致命影响不在大脑,而在于一种叫做“活性氧”的物质在肠道内的积累。更令人惊奇的是,如果去掉这些物质,比如用抗氧化剂中和它们,果蝇就算不睡觉也安然无恙,寿命就和它们正常作息的同类一样。——这不免让人想入非非,难道我们熬夜党有救了?

  致命的睡眠不足

  实际上,就和不吃饭会死一样,缺乏睡眠的影响比想象中更严重且立竿见影。短时间内彻底剥夺睡眠会致命,长期睡眠不足也会积累“睡眠债”,引起心脏病、高血压、糖尿病等疾病。

  科学家很早就通过动物实验发现了这一点。第一个实验颇为残忍:1894年,俄国生物化学家 Maria Manaseina 让实验室里的10只狗连续5天不眠不休地走动,结果它们全部死亡。不过,这些死亡是单纯由睡眠剥夺导致,还是也有过度劳累的因素?科学家们很难判断。他们尝试用更合理的实验来分离影响睡眠的种种因素。

  20世纪80年代,芝加哥大学的 Allan Rechtschaffen 设计了更温和的实验:让几对小鼠住在特殊设计的笼子里,一旦小鼠快要睡着,就唤醒它们,以减少过度刺激的干扰作用。随着时间推移,小鼠逐渐变得毛发粗糙,形容消瘦,并在大约15天后接连死亡。正常小鼠的寿命为2~3年。

  那么剥夺睡眠对于人又如何呢?2003年,宾夕法尼亚大学的研究人员聚集了48名健康的成年男女作为被试者,进行为期14天的睡眠剥夺实验。其中完全剥夺睡眠的实验要求被试者连续三个晚上不睡觉;其他人则分为三个小组,每晚分别睡4、6、8个小时。结果发现,睡眠债是会持续积累的:

  如果睡眠时间为6个小时或更少,大脑出现的认知缺陷与两晚上完全不睡相同。也就是说,即使只是适度地限制睡眠时间,也会严重损害人在醒时的精神状态。另外,被试者大概因为太过瞌睡,甚至意识不到自己的表现一天比一天糟糕。

  受损的不止大脑,还有肠道

  虽然知道睡眠剥夺如此致命,但长期以来,科学家们很难从动物的解剖结果中识别出,剥夺睡眠到底对身体产生了哪些致命影响。

  大多数研究都专注于对大脑的影响。但种种实验表明,当动物因剥夺睡眠而死,变化不仅仅出现在它们的神经系统,还会波及到心血管系统、消化系统、免疫系统和新陈代谢等身体各处。哈佛医学院的 Dragana Rogulja 是研究影响睡眠调节的神经元的专家,她猜测,睡眠的奥秘或许不仅仅蕴藏在大脑里。

  Rogulja 带领的团队选择了果蝇作为研究对象,因为人们对果蝇的基因足够了解,可以很容易地进行基因调控。他们使用人工改造的神经元中具有热敏通道的果蝇,只要处在超过28摄氏度的环境中,这些果蝇就会热得难以入眠。从大约10天开始,永远无法入睡的果蝇便相继死去。

  对这些果蝇进行解剖发现,它们的身体组织并没有被破坏,只有一处例外:果蝇的肠道中充满了活性氧。在显微照片中,果蝇小肠如一道蓝色迷宫,被炽热的紫红色照亮,表明活性氧这种不祥的分子在聚集。

  

  有害的活性氧在果蝇肠道内积累。越亮表明活性氧越多。|5W Infographics for Quanta Magazine

  活性氧在生物体中并不罕见,呼吸、代谢和免疫防御等过程都会产生活性氧。但如果抗氧化酶没有清除活性氧,事情就会变得非常危险,它们会破坏 DNA,并造成细胞损伤。因为活性氧中携带未配对自由电子的氧原子具有很强的化学反应活性,会从DNA、蛋白质和脂质中夺走电子,导致氧化损伤。

  万幸,熬夜的恶果可以补偿

  值得庆幸的是,睡眠剥夺会产生致命影响,但也可以及时亡羊补牢。

  进一步研究发现,如果让疲惫的果蝇在第10天得以安眠,它们就会逐渐恢复生机。不过,如果在5天或10天后再次剥夺睡眠,死亡仍旧不会饶过它们。也就是说,在最初的睡眠剥夺中积累的损伤,需要时间才能逐渐修复——对于果蝇,这个期限是整整15天的正常睡眠。

  有趣的是,修复损伤的方法不止是补觉。当研究人员尝试用抗氧化剂中和有害的活性氧后,果蝇就算不睡觉也会安然无恙,并且和它们正常作息的同类一样长寿。

  但值得注意的是,活性氧杀死了果蝇,却未必是危害小鼠或人类的元凶,毕竟它们是不同的物种。

  不过,一项针对睡眠不足的人类的小型研究表明,他们的肠道微生物群的组成发生了变化,从而为睡眠和肠道之间建立了另一种联系。这也告诉我们,睡眠不仅仅是大脑的功能,更是一种涉及整个身体的体验。

  果蝇的研究破解了一个关于睡眠的小问题,同时引发我们构想一幅更广阔的未来图景。或许有一天我们可以真正破解睡眠的奥秘,人类可能像果蝇一样,只要注射一些化学物质,不睡觉也能生存。

  不过在这一天到来之前,睡眠对我们每个人仍然至关重要。在每个夜晚来临时,还是乖乖躺上床比较好。如果不得不熬夜,也尽快补回来。

  参考资料:

  [1]https://www.quantamagazine.org/why-sleep-deprivation-kills-20200604/

  [2]Vaccaro et al., Sleep Loss Can Cause Death through Accumulation of Reactive Oxygen Species in the Gut, Cell 2020),https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.049

  [3] Hans P A Van Dongen , Greg Maislin, Janet M Mullington, David F Dinges. The cumulative cost of additional wakefulness: dose-response effects on neurobehavioral functions and sleep physiology from chronic sleep restriction and total sleep deprivation. Sleep. 2003 Mar 15;26(2):117-26. doi: 10.1093/sleep/26.2.117.

  [4]Everson et al. Cell Injury and Repair Resulting from Sleep Loss and Sleep Recovery in Laboratory Rats. Sleep, Volume 37, Issue 12, 1 December 2014, Pages 1929–1940, https://doi.org/10.5665/sleep.4244

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