不睡覺為什麼會死掉?致命殺手在腸道
2021年01月11日09:37

  來源:十點科學

  作者|彭誌平 陳天真

  最近,拚多多98年員工不幸猝死在深夜回家路上,再次引發人們對互聯網公司996工作模式的討論。無論是連軸轉的企業員工,還是學生黨,我們很多人都長期處於睡眠不足的狀態。

  更可怕的是,一天的勞碌之後,很多年輕人還會陷入報復性熬夜的魔咒,刷劇、看小說、玩遊戲……彷彿只要不睡覺,自由的時間就會賺到。殊不知,生命,也像手中的電視劇一樣,以 X1.5 的倍速流逝了。

  睡眠不足會致命,這很多人都知道,但原因到底是什麼呢?卻是非常令人好奇。不過,一項發表在2020年6月《細胞》雜誌上的研究,似乎給出了答案:

  通過對果蠅的研究,哈佛醫學院的科學家們發現,睡眠剝奪的致命影響不在大腦,而在於一種叫做“活性氧”的物質在腸道內的積累。更令人驚奇的是,如果去掉這些物質,比如用抗氧化劑中和它們,果蠅就算不睡覺也安然無恙,壽命就和它們正常作息的同類一樣。——這不免讓人想入非非,難道我們熬夜黨有救了?

  致命的睡眠不足

  實際上,就和不吃飯會死一樣,缺乏睡眠的影響比想像中更嚴重且立竿見影。短時間內徹底剝奪睡眠會致命,長期睡眠不足也會積累“睡眠債”,引起心臟病、高血壓、糖尿病等疾病。

  科學家很早就通過動物實驗發現了這一點。第一個實驗頗為殘忍:1894年,俄國生物化學家 Maria Manaseina 讓實驗室里的10隻狗連續5天不眠不休地走動,結果它們全部死亡。不過,這些死亡是單純由睡眠剝奪導致,還是也有過度勞累的因素?科學家們很難判斷。他們嚐試用更合理的實驗來分離影響睡眠的種種因素。

  20世紀80年代,芝加哥大學的 Allan Rechtschaffen 設計了更溫和的實驗:讓幾對小鼠住在特殊設計的籠子裡,一旦小鼠快要睡著,就喚醒它們,以減少過度刺激的干擾作用。隨著時間推移,小鼠逐漸變得毛髮粗糙,形容消瘦,並在大約15天后接連死亡。正常小鼠的壽命為2~3年。

  那麼剝奪睡眠對於人又如何呢?2003年,賓夕法尼亞大學的研究人員聚集了48名健康的成年男女作為被試者,進行為期14天的睡眠剝奪實驗。其中完全剝奪睡眠的實驗要求被試者連續三個晚上不睡覺;其他人則分為三個小組,每晚分別睡4、6、8個小時。結果發現,睡眠債是會持續積累的:

  如果睡眠時間為6個小時或更少,大腦出現的認知缺陷與兩晚上完全不睡相同。也就是說,即使只是適度地限製睡眠時間,也會嚴重損害人在醒時的精神狀態。另外,被試者大概因為太過瞌睡,甚至意識不到自己的表現一天比一天糟糕。

長期睡眠不足會積累睡眠債,但你可能意識不到。|來自網絡
長期睡眠不足會積累睡眠債,但你可能意識不到。|來自網絡

  受損的不止大腦,還有腸道

  雖然知道睡眠剝奪如此致命,但長期以來,科學家們很難從動物的解剖結果中識別出,剝奪睡眠到底對身體產生了哪些致命影響。

  大多數研究都專注於對大腦的影響。但種種實驗表明,當動物因剝奪睡眠而死,變化不僅僅出現在它們的神經系統,還會波及到心血管系統、消化系統、免疫系統和新陳代謝等身體各處。哈佛醫學院的 Dragana Rogulja 是研究影響睡眠調節的神經元的專家,她猜測,睡眠的奧秘或許不僅僅蘊藏在大腦里。

  Rogulja 帶領的團隊選擇了果蠅作為研究對象,因為人們對果蠅的基因足夠瞭解,可以很容易地進行基因調控。他們使用人工改造的神經元中具有熱敏通道的果蠅,只要處在超過28攝氏度的環境中,這些果蠅就會熱得難以入眠。從大約10天開始,永遠無法入睡的果蠅便相繼死去。

  對這些果蠅進行解剖發現,它們的身體組織並沒有被破壞,只有一處例外:果蠅的腸道中充滿了活性氧。在顯微照片中,果蠅小腸如一道藍色迷宮,被熾熱的紫紅色照亮,表明活性氧這種不祥的分子在聚集。

有害的活性氧在果蠅腸道內積累。越亮表明活性氧越多。|5W Infographics for Quanta Magazine
有害的活性氧在果蠅腸道內積累。越亮表明活性氧越多。|5W Infographics for Quanta Magazine

  活性氧在生物體中並不罕見,呼吸、代謝和免疫防禦等過程都會產生活性氧。但如果抗氧化酶沒有清除活性氧,事情就會變得非常危險,它們會破壞 DNA,並造成細胞損傷。因為活性氧中攜帶未配對自由電子的氧原子具有很強的化學反應活性,會從DNA、蛋白質和脂質中奪走電子,導致氧化損傷。

  萬幸,熬夜的惡果可以補償

  值得慶幸的是,睡眠剝奪會產生致命影響,但也可以及時亡羊補牢。

  進一步研究發現,如果讓疲憊的果蠅在第10天得以安眠,它們就會逐漸恢復生機。不過,如果在5天或10天后再次剝奪睡眠,死亡仍舊不會饒過它們。也就是說,在最初的睡眠剝奪中積累的損傷,需要時間才能逐漸修復——對於果蠅,這個期限是整整15天的正常睡眠。

  有趣的是,修復損傷的方法不止是補覺。當研究人員嚐試用抗氧化劑中和有害的活性氧後,果蠅就算不睡覺也會安然無恙,並且和它們正常作息的同類一樣長壽。

  但值得注意的是,活性氧殺死了果蠅,卻未必是危害小鼠或人類的元兇,畢竟它們是不同的物種。

  不過,一項針對睡眠不足的人類的小型研究表明,他們的腸道微生物群的組成發生了變化,從而為睡眠和腸道之間建立了另一種聯繫。這也告訴我們,睡眠不僅僅是大腦的功能,更是一種涉及整個身體的體驗。

及時補覺可以減輕睡眠不足對身體的損害。|來自網絡
及時補覺可以減輕睡眠不足對身體的損害。|來自網絡

  果蠅的研究破解了一個關於睡眠的小問題,同時引發我們構想一幅更廣闊的未來圖景。或許有一天我們可以真正破解睡眠的奧秘,人類可能像果蠅一樣,只要注射一些化學物質,不睡覺也能生存。

  不過在這一天到來之前,睡眠對我們每個人仍然至關重要。在每個夜晚來臨時,還是乖乖躺上床比較好。如果不得不熬夜,也盡快補回來。

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