科技猎Cell重磅：熬夜致死，问题不在大脑或心脏，而是肠道
文 | 学术头条
熬夜是现代社会的一个现状，由于现代生活方式的改变、社会竞争压力的增大等一系列因素的影响，熬夜成为人们的新常态。
但是，我们都知道，经常熬夜会给我们的身体带来非常大的危害，例如熬夜会引起免疫功能失调、皮肤粗糙、人体生物钟紊乱，也会引发神经衰弱、头痛失眠等，更严重的是，长期熬夜还会引发猝死。
熬夜为什么会引发死亡？有没有什么好的方法来弥补睡眠不足的危害呢？
6 月 4 日，美国哈佛大学医学院 Dragana Rogulja 教授带领的研究团队在全球顶级期刊 Cell 杂志上发表重磅研究成果，研究人员发现长期熬夜之所以会引发过早死亡，是源于氧化物在肠道内的堆积，而且研究人员通过实验进一步证实，通过主动清除动物肠道内的氧化物，即使长期熬夜，其寿命也和保持正常作息的动物没有差异。
Dragana Rogulja 教授表示，“我们的研究首次揭示了睡眠不足导致动物过早死亡的原因，这为我们了解睡眠不足的全部后果开辟了新的研究途径，并且在未来也为抵消睡眠不足对人体的损害提供了思路。”
一个关于睡眠的核心问题
睡眠是我们人类以及动物的生命活动的基础，科学家长期以来都在研究睡眠，试图深入了解睡眠的奥秘，但是仍有许多秘密无法解开。
对于几乎目前已知的所有动物来说，睡眠都是必须的，如果没有足够的睡眠，就会导致一系列严重的后果。在人类中，睡眠缺失的影响体现为慢性睡眠障碍、心脏病、2 型糖尿病、癌症、肥胖、抑郁等多种疾病。
此外，早在 1983 年时，就有来自芝加哥学者通过对大鼠进行研究发现，长期的睡眠剥夺会不可避免地造成动物死亡。
随后，科学家们便进行了长达数十年的探索，但一个最为核心的问题仍未解决，就是为什么动物不睡觉就会死亡。
大脑不是关键，肠道才是
以往的研究虽然证明了长时间睡眠抑制会不可避免地导致动物过早死亡，但是为了找到睡眠剥夺致死的背后机制，大部分研究者都把精力放在了大脑上。毕竟大脑是控制我们睡眠的主要器官，然而，基于对大脑的研究，并没有一个研究人员发现有用的线索。
来自哈佛大学医学院的神经生物学教授 Dragana Rogulja 长期致力于睡眠剥夺的研究，为了找到动物不睡觉就会死亡的原因，他们选择了果蝇作为实验对象。因为果蝇的基因和人类非常相似，许多睡眠调节基因都是和人类共享的；同时，果蝇的生命周期较短，也适合研究人员进行观察。
由于果蝇即使在翅膀振动的过程中也可以入睡，因此研究人员便通过基因调控果蝇特定的神经，使其表达一种热敏蛋白，当果蝇被放置在29摄氏度的环境下，这种蛋白就可以一直保持神经元的活跃，从而抑制果蝇的睡眠。
随后，研究人员发现，经过 10 天左右的睡眠剥夺，果蝇的死亡率达到了峰值，而 20 天后所有睡眠剥夺的果蝇全部死亡，但保持正常作息的对照组果蝇可以存活 40 天。也就是说，睡眠剥夺的确会造成果蝇过早死亡。
那么，为什么睡眠剥夺的果蝇会引发死亡呢？由于果蝇的死亡率从第 10 天左右到达峰值，于是研究人员便在那一天以及之前的几天寻找睡眠剥夺的果蝇和正常对照果蝇的区别。
然而，和之前的研究一样，无论是睡眠剥夺的果蝇还是正常果蝇，他们的大脑和身体其他大部分组织都没有出现明显变化。也就是说，大脑并不是引发果蝇死亡的器官。
睡眠剥夺的果蝇第1、7、10天肠道ROS水平逐渐增加（上方）；恢复睡眠的果蝇第5、10、15天肠道ROS水平逐渐降低（下方）
最终，在研究过程中，研究人员还是发现了二者之间的一个明显区别，那就是睡眠剥夺的果蝇肠道中堆积了大量的氧化物，这些氧化物是高反应活性氧分子，它们会大量破坏 DNA 以及细胞内的其他成分。
同时，研究人员还证实，氧化物的堆积和果蝇死亡率成正比，同样在第 10 天左右到达峰值，而且停止睡眠剥夺后，果蝇肠道内的活性氧化物水平也会降低。
随后，研究人员还在小鼠体内重复这一实验，进一步证明了只有持续睡眠剥夺的动物肠道内才会积累活性氧化物，进而诱导动物死亡。
中和氧化物，可以抵消睡眠不足的危害
既然持续睡眠剥夺的动物肠道内会积累活性氧化物，进而诱导动物过早死亡，那么人为清除或中和这些氧化物，是否可以延长动物的生命呢？
为此，研究人员找到了数十种抗氧化物，这些化合物不仅都能中和活性氧化物，而且也可以作为食品补充剂适用，例如褪黑素、NAD 等。
通过给果蝇补充这些抗氧化物，研究人员发现，睡眠剥夺的果蝇在使用了抗氧化物补充剂后具有正常或接近正常果蝇的寿命，同时，正常果蝇补充了这些物质后，寿命没有任何变化。也就是说，这些抗氧化物能够延长睡眠剥夺果蝇的寿命，且不会带来其它影响。
同时，研究人员还通过基因调控，促进果蝇肠道或大脑中抗氧化酶的表达，结果发现，肠道抗氧化酶过表达可以有效延长果蝇的寿命，而大脑抗氧化酶过表达则没有明显影响。
这也进一步证明了，肠道中活性氧化物堆积在睡眠剥夺导致的死亡中起到了核心作用。不过研究人员还是没能弄清楚，为什么睡眠不足会导致肠道内的活性氧化物的蓄积，以及为什么如此致命。
Dragana Rogulja 教授表示，“我们很多人长期睡眠不足，即使我们知道熬夜是有害的。我们目前已经解决了一个核心问题，即睡眠不足损害人体寿命的生物学机制，而且这一发现至少对于果蝇来说，可以实现不睡觉也可以不死。”
资料来源：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.049
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-06/hms-sda060120.php
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