Dragana Rogulja 教授表示，“我們的研究首次揭示了睡眠不足導致動物過早死亡的原因，這為我們了解睡眠不足的全部后果開辟了新的研究途徑，并且在未來也為抵消睡眠不足對人體的損害提供了思路?！?/span>
一個關于睡眠的核心問題
睡眠是我們人類以及動物的生命活動的基礎，科學家長期以來都在研究睡眠，試圖深入了解睡眠的奧秘，但是仍有許多秘密無法解開。
對于幾乎目前已知的所有動物來說，睡眠都是必須的，如果沒有足夠的睡眠，就會導致一系列嚴重的后果。在人類中，睡眠缺失的影響體現(xiàn)為慢性睡眠障礙、心臟病、2 型糖尿病、癌癥、肥胖、抑郁等多種疾病。
此外，早在 1983 年時，就有來自芝加哥學者通過對大鼠進行研究發(fā)現(xiàn)，長期的睡眠剝奪會不可避免地造成動物死亡。
隨后，科學家們便進行了長達數(shù)十年的探索，但一個最為核心的問題仍未解決，就是為什么動物不睡覺就會死亡。
大腦不是關鍵，腸道才是
以往的研究雖然證明了長時間睡眠抑制會不可避免地導致動物過早死亡，但是為了找到睡眠剝奪致死的背后機制，大部分研究者都把精力放在了大腦上。畢竟大腦是控制我們睡眠的主要器官，然而，基于對大腦的研究，并沒有一個研究人員發(fā)現(xiàn)有用的線索。
來自哈佛大學醫(yī)學院的神經(jīng)生物學教授 Dragana Rogulja 長期致力于睡眠剝奪的研究，為了找到動物不睡覺就會死亡的原因，他們選擇了果蠅作為實驗對象。因為果蠅的基因和人類非常相似，許多睡眠調節(jié)基因都是和人類共享的；同時，果蠅的生命周期較短，也適合研究人員進行觀察。
由于果蠅即使在翅膀振動的過程中也可以入睡，因此研究人員便通過基因調控果蠅特定的神經(jīng)，使其表達一種熱敏蛋白，當果蠅被放置在29攝氏度的環(huán)境下，這種蛋白就可以一直保持神經(jīng)元的活躍，從而抑制果蠅的睡眠。
隨后，研究人員發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過 10 天左右的睡眠剝奪，果蠅的死亡率達到了峰值，而 20 天后所有睡眠剝奪的果蠅全部死亡，但保持正常作息的對照組果蠅可以存活 40 天。也就是說，睡眠剝奪的確會造成果蠅過早死亡。
那么，為什么睡眠剝奪的果蠅會引發(fā)死亡呢？由于果蠅的死亡率從第 10 天左右到達峰值，于是研究人員便在那一天以及之前的幾天尋找睡眠剝奪的果蠅和正常對照果蠅的區(qū)別。
然而，和之前的研究一樣，無論是睡眠剝奪的果蠅還是正常果蠅，他們的大腦和身體其他大部分組織都沒有出現(xiàn)明顯變化。也就是說，大腦并不是引發(fā)果蠅死亡的器官。
睡眠剝奪的果蠅第1、7、10天腸道ROS水平逐漸增加（上方）；恢復睡眠的果蠅第5、10、15天腸道ROS水平逐漸降低（下方）
最終，在研究過程中，研究人員還是發(fā)現(xiàn)了二者之間的一個明顯區(qū)別，那就是睡眠剝奪的果蠅腸道中堆積了大量的氧化物，這些氧化物是高反應活性氧分子，它們會大量破壞 DNA 以及細胞內的其他成分。
同時，研究人員還證實，氧化物的堆積和果蠅死亡率成正比，同樣在第 10 天左右到達峰值，而且停止睡眠剝奪后，果蠅腸道內的活性氧化物水平也會降低。
隨后，研究人員還在小鼠體內重復這一實驗，進一步證明了只有持續(xù)睡眠剝奪的動物腸道內才會積累活性氧化物，進而誘導動物死亡。
中和氧化物，可以抵消睡眠不足的危害
既然持續(xù)睡眠剝奪的動物腸道內會積累活性氧化物，進而誘導動物過早死亡，那么人為清除或中和這些氧化物，是否可以延長動物的生命呢？
為此，研究人員找到了數(shù)十種抗氧化物，這些化合物不僅都能中和活性氧化物，而且也可以作為食品補充劑適用，例如褪黑素、NAD 等。
通過給果蠅補充這些抗氧化物，研究人員發(fā)現(xiàn)，睡眠剝奪的果蠅在使用了抗氧化物補充劑后具有正?；蚪咏９壍膲勖?/span>，同時，正常果蠅補充了這些物質后，壽命沒有任何變化。也就是說，這些抗氧化物能夠延長睡眠剝奪果蠅的壽命，且不會帶來其它影響。
同時，研究人員還通過基因調控，促進果蠅腸道或大腦中抗氧化酶的表達，結果發(fā)現(xiàn)，腸道抗氧化酶過表達可以有效延長果蠅的壽命，而大腦抗氧化酶過表達則沒有明顯影響。
這也進一步證明了，腸道中活性氧化物堆積在睡眠剝奪導致的死亡中起到了核心作用。不過研究人員還是沒能弄清楚，為什么睡眠不足會導致腸道內的活性氧化物的蓄積，以及為什么如此致命。
Dragana Rogulja 教授表示，“我們很多人長期睡眠不足，即使我們知道熬夜是有害的。我們目前已經(jīng)解決了一個核心問題，即睡眠不足損害人體壽命的生物學機制，而且這一發(fā)現(xiàn)至少對于果蠅來說，可以實現(xiàn)不睡覺也可以不死。”
資料來源：
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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