昼夜节律和睡眠问题
健康睡眠,远离慢性病。充足的睡眠、均衡的饮食和适当的运动,是公认的三个健康指标。睡眠又影响后面两者,所以睡眠在这三项指标中,最为重要。我们说到睡眠,必然与昼夜更替有关,我们人类自己,包括各种动物,都是昼行夜睡。
世界卫生组织WHO对15个国家14个地区的基层医疗就诊的病人调研,发现有27.4%的人睡眠有问题。整个美国的失眠发生率达32-50%,英国10-14%,日本20%,法国30%,而且中国也在30%以上,中国睡眠研究会发布的《2019中国青少年儿童睡眠指数白皮书》中说到,超60%的中国6-17岁的青少年儿童睡眠时间不足8小时,课业压力过大,是孩子睡眠的第一杀手。
睡眠质量差的另一个重要原因是昼夜规律的打破,很多人是夜猫子,白天睡晚上活动,久之,就会出现一系列健康问题。比如,熬夜会破坏人体内时钟,各种疾病,尤其是精神疾病,像抑郁、注意力不集中等会浮现;另外熬夜睡眠不足,神经突触部分被星形胶质细胞被大量吞噬,造成大脑开始吞噬自己,记忆力衰退;熬夜也影响调节生物节律的关键基因序列序列失效,然后诱发癌症发生
特殊的基因序列控制的生物节律
被称为“铁娘子”的英国首相撒切尔夫人(Thatcher),她就是睡得很少且生物钟异于常人的典型。撒切尔夫人(Thatcher)从1979年至1990年担任英国首相,撒切尔夫人(Thatcher)担任英国首相时日夜不分的工作很著名,其中一个关键表现是睡眠时间很短,每晚只需4个小时睡眠就足够了,然后立刻投入到繁忙工作中去,也就是说在团队睡觉的时候,她还在工作,这也苦了当时她的工作人员,以至于不得不出现工作人员倒班的情况,也实属世界领袖中的拼命三郎了
很多人认为,撒切尔夫人(Thatcher)这种睡眠方式是一种职业病,因为首相确实是一个日理万机,无法得以正常睡眠和休息的工作,而且英国前首相温斯顿·丘吉尔在战争最焦灼的那一段时间每晚只休息4个小时,而且不不一定能睡着,美国总统奥巴马也是同样,但没有那么厉害,每天只睡6个小时。
但人们发现,无论撒切尔在担任首相之前还是之中及之后,她的睡眠都是4-5个小时之间,远低于普通人。因此工作和职业,也即文化外围因素并非是撒切尔夫人(Thatcher)睡眠时间异常的主要原因。
研究发现一些人睡眠不足是一些基因序列在起作用,比如DEC2(又称BHLHE41)基因序列如果发生变异,就会少睡觉。美国加利福尼亚大学神经学系的何英(Ying He)在2009年8月14日的《Science》杂志上发表文章称,由DEC2基因序列编码的蛋白上的一个氨基酸发生替换突变,位于第384个氨基酸的脯氨酸变成精氨酸(p.Pro384Arg)会导致人睡眠少。携带有p.Pro384Arg基因序列变体的人每天只睡6小时,而经过对比实验发现,同一个家族中不携带这个突变基因序列的人平均每天要睡8小时。
此后,美国费城应用基因序列组学中心的雷纳塔·佩雷戈里诺(Renata Pellegrino)等人也对DEC2基因序列进行了研究。他们选择了100对双胞胎(59对同卵双胞胎和41对同性异卵双胞胎)进行熬夜研究。先让双胞胎在实验室睡两晚正常的觉,然后让他们在38小时都不睡觉,同时在不睡觉的时间内每两个小时接受一次反应测试,以检测他们在不睡觉情况下的反应能力。反应时间长于500毫秒即可认为是缺觉影响了他们的反应能力。
结果发现,携带有p.Tyr362His基因序列变体(在DEC2基因序列编码的蛋白第362位上的酪氨酸突变为组氨酸,p.Tyr362His)的人比不携带该基因序列变体的人睡眠时间要少一些,一般每晚只睡6小时。在连续38小时未睡觉的情况下,携带有p.Tyr362His基因序列变体的人比未携带者的精神状况也要好得多。这表明,特殊的基因序列决定了一个人特殊的生物节律和是否习惯性熬夜。
更多的“撒切尔基因序列”
深置于每个个体的基因序列,也即生物学原因才是每个人睡多睡少的主要原因。所以,有人把p.Pro384Arg或p.Tyr362His基因序列变体称为“撒切尔基因序列”,但是,撒切尔夫人(Thatcher)体内是否有这两种基因序列尚无具体研究证实,而且即便有“撒切尔基因序列”,可能也不是一两个的问题。
研究人员发现,DEC2基因序列编码的蛋白第362位到第384位氨基酸都有可能出现突变,从而让这些基因序列成为少睡觉的基因序列。动物研究也发现,DEC2基因序列突变后的老鼠比正常老鼠少睡1个小时,DEC2基因序列突变的果蝇少睡2个小时。
当然,并非只有DEC2基因序列掌控着人的短睡眠。德国慕尼黑大学的生物学家蒂尔·伦内伯格(Till Roenneberg)和卡拉·阿勒布兰特(Karla Allebrandt)从爱沙尼亚、意大利等7个欧洲国家征集4260名志愿者,研究他们睡眠习惯与基因序列差别,发现ABCC9基因序列是一种少眠基因序列,拥有这种基因序列的人可以每晚只睡4个小时,但白天仍能精神饱满地工作。ABCC9基因序列在进化上很古老,存在于哺乳动物的心脏、骨骼肌、大脑和胰腺中。这一基因序列同时还能在糖尿病和心脏病发病机理上发挥作用,因此研究人员认为,ABCC9基因序列才称得上少眠基因序列。
但是,DEC2基因序列与ABCC9基因序列控制睡眠的途径不同,前者是控制昼夜节律的生物钟,后者可能是调控睡眠需求的稳定状态。DEC2基因序列编码产生的蛋白质是一类转录抑制子,能够抑制生物钟的核心调控元件,如时钟基因序列CLOCK和BMALL1,从而减少人的睡眠时间。ABCC9基因序列则可能直接调控人的睡眠需求,从而减少人的睡眠。
然而,无论是DEC2基因序列还是ABCC9基因序列在人群中都属于非主流,研究发现,只有1%的人拥有变异的DEC2基因序列。所以,多数人的睡眠时间都会远远超过4小时,达到7-8小时。
文化和社会因素影响睡眠
生物因素固然是决定人们睡眠时长的主要原因,但文化和环境因素对睡眠时长的影响也不能忽略。比如,早起的鸟儿有虫吃是人类所有文化都推崇的一种生活方式,自觉延长工作时间和减少睡眠时间也是被实践证明了的取得财富和成功的一种有效途径。
在这样的文化影响下,现代人会不知不觉减少睡眠时间。而且,现代很多年轻人也热衷于晚上上网工作和娱乐,尤其是那些自由职业者。即便不是自由职业者,很多人都要熬到深夜,既工作,又与朋友和工作伙伴保持联系,还要谈恋爱和追星刷屏等。
现在,一些研究发现,一名成年人一般每天只要睡眠时间有7个小时左右就行。不过,每个人需要睡多长时间不会一概而论,需要的是遵循自己的感受。如果睡6个小时或9个小时才能精神饱满,说明你的基因序列决定了你必须睡如此少或如此多的时间。强行要求自己只睡7小时并不适宜于每一个人。而且,睡眠时间也与年龄有关。对于普通成年人(包括老年人),一天睡7-8个小时、学龄儿童一天睡8-9个小时、青少年一天睡8个小时可能是适宜的。
对于大多数人来说,保持夜晚睡觉白天工作的昼夜节律才是有益健康的,像撒切尔夫人(Thatcher)那样的夜猫子只是因为有基因序列的差异和工作性质的特殊要求,才会形成与别人不一样的生物节律,这一点并非是刻意学习和模仿就能做到的。
参考文献
1.The transcriptional repressor DEC2 regulates sleep length in mammals.
He Y, Jones CR,et al.Science. 2009 Aug 14;325(5942):866-870. doi: 2.1126/science.1174443.
2.Renata Pellegrino, et al.A Novel BHLHE41 Variant is Associated with Short Sleep and Resistance to Sleep Deprivation in Humans.Sleep 2014 ;37 (8): 1327-36.
3.Lulu Xie,Maiken Nedergaard et al. Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain. Science,373 (2013);342,DOI: 10.1126/science.1241224 ,
4.Carla S. Möller-Levet, Derk-Jan Dijk,et al.Effects of insufficient sleep on circadian rhythmicity and expression amplitude of the human blood transcriptome. Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America,February 25, 2013,2013, doi: 10.1073/pnas.1217154110
5.S.N. Archer,Derk-Jan Dijk et al. Mistimed sleep disrupts circadian regulation of the human transcriptome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Feb 11;111(6), doi/10.1073/pnas.1316335111, 2014.
更多实用科普,科学界内幕潜规则,关注科学作家,历任《百科知识》副主编,张田勘
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