了解这个生物学机理，或许人类再也不怕熬夜了
本文来自微信公众号：造就（ID：xingshu100），编辑：尹欢欢，审校：Liz，题图来自：视觉中国
一直以来，睡眠被视为一种神经系统现象。
但是当被剥夺睡眠的动物死亡时，在其神经系统之外的身体会出现一系列令人困惑的衰竭。比如长期睡眠不足的人可能会出现心脏病、高血压、肥胖、糖尿病等。
缺乏睡眠与死亡之间发生了什么？
睡眠不足会导致死亡
1983年，科学家对大鼠进行的一项被多次引用的研究表明，完全缺乏睡眠不可避免地会导致死亡。
然而，尽管进行了数十年的研究，科学家仍然没有办法说清楚为什么动物在不睡觉时会死亡？
科学家们1983年对大鼠进行的睡眠实验
近日，哈佛医学院的神经科学家罗古利亚（Rogulja）和她的同事在《细胞》杂志上发表论文，发现不睡觉会使果蝇肠道内活性氧累积，导致果蝇死亡，而中和这些活性氧后，果蝇就算不睡觉也能存活。
这项新的研究结果颠覆了人们的固有认知。
关于不睡觉就会导致死亡，人们的研究主要集中在大脑上，之前更多的研究认为睡眠不足更多的是影响神经系统的功能。这项研究却发现睡眠不足会通过肠道中活性氧的累积导致死亡，而且这种死亡可以通过中和活性氧得到避免。
一、肠道积累ROS可能会致死
大量研究表明，长时间不睡觉会导致动物过早死亡，为了了解这个过程到底是怎样的，大多数研究者把目光聚焦在大脑上，但目前为止还没有确定的结论。
2016年，哈佛神经生物学研究员亚历山德拉·瓦卡罗（Alexandra Vaccaro）等人从其他实验室获得了经过基因改造的果蝇（注：果蝇已经成为睡眠领域的主要模式生物，因为它们的基因被广泛理解，易于操作，而且在实验室中保存成本也不高，尤其是在果蝇身上发现的睡眠现象已经在哺乳动物身上得到证实），使其在某些神经元中具有对温度敏感的通道。
温度28℃以上时，这些通道保持打开状态，它们的神经元保持活跃，果蝇时刻清醒，此时因为睡眠被剥夺，它们开始在10天左右的时间里死亡，20天内全部死亡。而通道关闭时，果蝇可以正常休息，通常寿命为110天。
亚历山德拉·瓦卡罗（Alexandra Vaccaro）发现，果蝇可以从严重的睡眠不足中恢复过来，并具有正常的寿命
测试中，有趣的现象出现了。
假如第10天关闭掉通道让果蝇睡觉，那么它们就会恢复，活110天左右。但如果在它们恢复过程的第5天或第10天再次打开通道，让果蝇没法休息，那它们就会死掉，很显然无论它们在最初的失眠中产生了什么样的损伤，都没有得到修复。再次剥夺睡眠而不会立即死亡之前，它们需要15天的正常睡眠。
当瓦卡罗解剖处于不同程度缺失睡眠的果蝇时发现，它们的组织似乎都没有受到伤害，只是它们的内脏里充满了ROS（注：活性氧，机体内或者自然环境中由氧组成，含氧并且性质活泼的物质的总称。活性氧是生物体在正常呼吸、代谢和免疫防御过程中产生的，有时用于特定功能，有时作为副产物。但如果活性氧没有被抗氧化酶清除，它们就会变得极其危险）。
这些ROS是高度反应性的含氧分子，它们会大量破坏DNA和细胞内的其他成分，导致细胞死亡。ROS的积累在睡眠剥夺的第10天左右达到峰值，并且当剥夺停止时，ROS水平降低。
肠道活性氧积累
在小鼠实验中也证实，睡眠不足时，ROS会在肠道中积聚。更多实验表明，只有那些持续丧失睡眠的动物肠道才会积累ROS，而肠道确实是这种致命ROS的主要来源。
二、缺乏睡眠后如何救援
为了弄清楚肠道中的ROS是否在缺乏睡眠后死亡中起到了因果作用，研究人员开始测试，如果抑制ROS积累，是否可以延长动物的生存期。
他们测试了数十种具有抗氧化剂特性的化合物，这些化合物已知能够中和ROS，结果发现有几种化合物作为食品补充剂（注：它们在清除肠道中的ROS方面特别有效，但如果果蝇没有缺乏睡眠，那么补充剂并不能延长其生命）时，可使睡眠不足的果蝇具有正常或接近正常的寿命，比如褪黑素，硫辛酸等。
抑制ROS积累，可以延长缺乏睡眠的果蝇寿命
通过在果蝇肠道中过量产生抗氧化酶的实验，进一步证实了去除ROS在预防死亡中有很重要的作用，但在神经系统中过量产生抗氧化酶的对照果蝇则并非如此。
这表明，肠道内ROS的积累，在睡眠不足导致的过早死亡中起着核心作用。
三、更多疑问有待我们探索
伦敦帝国学院的睡眠研究员乔治·吉尔斯特罗（Giorgio Gilestro）指出，这些实验清楚地表明了活性氧可以杀死果蝇，但这并不一定代表着杀死果蝇的罪魁祸首只有活性氧。
还有一项研究表明：肠道内的微生物群（肠道中的细菌）在睡眠丧失后发生了转移，这又打开了一扇研究睡眠丧失与死亡之间的大门。
尽管如此，最紧迫的问题是：没人知道ROS来自何处，以及它们为什么会在肠道中积聚，产生这些代谢的过程是什么？睡眠不足会导致ROS过度产生吗？还是会干扰通常将其清除的某些过程……
所有的这些疑问未来都将揭开面纱。但对人类而言，这再次提醒我们：睡眠非常重要，它不仅会影响人们的大脑，还会引发肠胃中的问题，进而造成死亡。
这些睡眠不足的果蝇提醒我们，睡眠是一种全身的体验，而不仅仅是大脑和大脑的功能。在它们的死亡中，可能隐藏着失眠导致死亡的原因，以及睡眠在连接身体各个不同系统方面所起的作用。
因此，我们需要了解睡眠剥夺损害身体的生物学机理，才能找到避免熬夜损害身体的方法。
（参考：Quanta Magazine）
本文来自微信公众号：造就（ID：xingshu100），编辑：尹欢欢，审校：Liz
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