一项颁发于Cell的最新研究发现，持久睡眠不足会导致果蝇过早灭亡，这种致命终局是肠道内的活性氧分子（ROS）堆集导致的。若是中和了肠道内的活性氧，就可以让“睡眠不足”的果蝇恢复正常寿命。主要的是，这种现象跨物种存在，而且会为将来修复人类睡眠不足导致的危险供给新的思绪。
-Corey Brickley for Quanta Magazine-
众所周知，睡眠不足最起头会表示为委靡、乏力、易怒、难以集中注重力。少数履历过持久睡眠不足的人甚至会发生定标的目的障碍、偏执和幻觉。
迄今已有多项动物研究告诉我们，持久睡眠不足是致命的，完全不睡会导致不成避免的过早灭亡。然而，距离学界起头研究睡眠褫夺已颠末了几十年，这个现象的一个焦点问题然没有获得解决：为什么动物不睡觉就会死?
此刻，哈佛医学院（Harvard Medical School，HMS）的神经科学家发现了睡眠不足和过早灭亡之间的一种意想不到的因果关系。在果蝇的睡眠褫夺研究中，研究人员发现，在果蝇因“缺觉”而死之前，他们总能不雅察到肠道内活性氧分子（ROS）的大量堆集。
若是果蝇肠道中的活性氧被抗氧化化合物中和并断根失落了，那么被褫夺了睡眠的果蝇仍然能连结活跃，而且逃走早死的命运。后续的小鼠尝试也得出了同样的结论。
这项研究成果6月4日颁发在《细胞》（Cell）上，并为我们揭示了一种全新的可能：在某些特定环境下，动物确实可以在不睡觉的环境下保存。这项研究为理解睡眠不足的全数后果斥地了新的偏向，并可能帮我们在某一天找到抵消睡眠不足对人类的危险的新方式。
寻找“缺觉”的致命原因
睡眠是科学家们持久以来一向在研究的课题，这一现象是组成生命的根基要素，但在良多方面依旧神秘。几乎所有已知的动物都需要睡觉或表示出某种近似睡眠的行为。若是没有足够的睡眠，就会发生严重的后果。在人类中，持久睡眠不足与心脏病、II型糖尿病、癌症、肥胖、抑郁等很多疾病都有关。
在动物模子中，长时候的完全睡眠褫夺会导致过早灭亡——这一现象很早就被科学家注重到了。今朝已知最早的完全睡眠褫夺尝试发生在19宿世纪末：1894年，俄国生物化学家Maria Mikhailovna Manaseina在一次国际医学会议上展示了用10只幼犬奉行的睡眠褫夺试验成果，她与助手让这些可怜的动物一天24小时都在不断活动，5天后这些幼犬就纷纷灭亡。
为了回覆睡眠不足是如何导致灭亡的，那时的研究者纷纷将注重力集中在了睡眠的“发源地”——大脑上。1898年，意大利学者Lamberto Daddi对被褫夺了睡眠的狗的大脑进行领会剖，发现了较着的组织退行性毁伤。随后的数十年内，来自多个国度的研究者纷纷跟从前辈们的脚步，寻找被褫夺了睡眠的大脑中的异常。可是因为缺乏有用对照组，人们无法确定他们不雅察到的脑组织毁伤事实是由长时候一刻不断地活动导致的，仍是缺乏睡眠导致的。
这种困境（也可以说是残忍）的场合排场，在上宿世纪80年月获得了一些改善。美国芝加哥大学的睡眠研究者Allan Rechtschaffen操纵大鼠落水后会泅水求生的本性，设计了一种新装配：他将被褫夺了睡眠的大鼠（尝试组）和可以或许睡觉的大鼠（对照组）当作对豢养，若是尝试组大鼠要睡着了，尝试者会让两组动物都落水清醒一下；若是尝试组连结清醒，那么对照组就能平稳地睡上一觉。这种设计当作功地将过度刺激（好比长时候没有停歇的活动）和睡眠不足的影响区分了出来，证实睡眠不足与动物过早灭亡之间存在明白联系关系：大鼠被褫夺睡眠15天（平均值）后，就纷纷灭亡了，而对照组固然也会频仍落水，但根基正常。
尽管Rechtschaffen的这项研究被后来的无数睡眠研究者引用在了本身的论文里，但他依然没能找到持久、严重睡眠不足致死的原因：被褫夺了睡眠的大鼠除了体重很轻、肾上腺肿大以外，和对照组比拟几乎没有表示出任何较着的差别。
料想之外的发现
现在，睡眠研究依然集中在大脑和认知障碍等本家儿题上，很少有人会在代谢或其他化学过程中寻找谜底。可是哈佛大学布拉瓦特尼克研究所（Blavatnik Institute）的神经生物学助理传授Dragana Rogulja不这么认为。
她思疑，睡眠不足发生的致命后果始于大脑之外，“可能来自任何处所”。
哈佛大学布拉瓦特尼克研究所（Blavatnik Institute）的神经生物学助理传授 Dragana Rogulja。
—Anna Olivella | Quantamagazine
在她的率领下，哈佛医学院的神经生物学研究员Alexandra Vaccaro和Yosef Kaplan Dor和同事们用与人类具备不少不异睡眠调节基因的果蝇进行了一系列尝试，以寻找睡眠不足导致机体受损的迹象。
他们利用红外光来监测果蝇的醒觉和睡眠环境。可是，只有先让果蝇变得“缺乏睡眠”才能进行后续的研究，但这似乎是比想象中更难的事：和尝试犬或大鼠分歧，物理震动并不克不及故障果蝇入睡，是以研究小组采用了更复杂的干涉干与办法。他们对果蝇进行基因革新，使其在具有睡眠按捺功能的神经元中表达一种对热敏感的卵白质，当把果蝇安设在29℃的情况中时，这种卵白质会被激活，从而诱导其地点的神经元按捺睡眠。
颠末10天温度诱导的睡眠褫夺后，果蝇的灭亡率急剧上升，在第20天摆布就“全灭”了。而在同样的情况前提下，正常睡眠的对照组果蝇可以存活大约40天。
因为睡眠褫夺的第10天是灭亡率较着上升的一个主要节点，是以研究人员起头比对第10天和之前的日子里果蝇细胞受损的标识表记标帜物。他们发现，大大都组织——包罗大脑——在缺乏睡眠的果蝇和对照组之间都没有表示出差别，只有一处是较着破例。那就是肠道。
在睡眠被褫夺的果蝇肠道内，活性氧大量储蓄积累，这是一种具有高度活性的含氧分子，大量存在时会粉碎细胞内的DNA和其他当作分，导致细胞灭亡。活性氧的堆集在褫夺果蝇睡眠的第10天达到岑岭，而当睡眠褫夺遏制时，活性氧程度也下降了。
进一步的尝试证实，只有那些履历了持久睡眠不足的动物肠道内才会储蓄积累活性氧，并且这种较着致命的活性氧确实来自于肠道。
非论是果蝇仍是小鼠，睡眠不足城市导致肠道内活性氧的储蓄积累。
—Quantamagazine
“我们发现，睡眠不足的果蝇每次都以同样的速度灭亡。当我们不雅察细胞毁伤和灭亡的标识表记标帜物时，独一惹人注目标就是肠道组织。” Vaccaro说：“我记适当我们做第一个尝试的时辰，您可以立即在显微镜下看出有显著的分歧。这在尝试室研究中几乎从未发生过。”
研究小组还经由过程利用暖和、持续的机械刺激，使小鼠连结长达5天的清醒状况，来检测其他物种是否也会呈现活性氧堆集。与对照组比拟，睡眠不足的小鼠的小肠和大肠中活性氧程度升高，但其他器官中则否则，这与在果蝇中不雅察到的成果一致。
灭亡拯救步履
为了找出肠道内活性氧与睡眠褫夺导致的灭亡是否存在因果关系，研究人员想知道，阻止活性氧堆集是否能耽误果蝇保存期。
他们测试了几十种可以中和活性氧、具有抗氧化特征的化合物，并遴选出了此中的11种作为果蝇的食物弥补剂，发现它们可以让睡眠不足的果蝇拥有正常或接近正常的寿命。这些化合物，如褪黑素、硫辛酸和 NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸），在断根肠道活性氧方面出格有用。需要弥补的是，给睡眠充沛的对照组果蝇弥补这些物质并不克不及耽误它们的寿命。
除了调节睡眠，褪黑素的抗氧化感化也起头吸惹人们的目光。
—chronobiology.com
更进一步的尝试再次证实了去除肠道中的活性氧在预防睡眠不足致死方面的感化。研究者们对果蝇进行基因革新，使其肠道内发生过量的抗氧化酶，可以或许分化活性氧。这让果蝇在睡眠褫夺的环境下寿命几乎接近正常，而那些在神经系统中发生大量抗氧化酶的果蝇依然难逃“不睡觉-灭亡”的悲凉命运。
研究人员认为，肠道内活性氧的储蓄积累在个别因睡眠不足而过早灭亡的过程中起关头感化，但他们也提醒道，还有很多问题尚未获得解答。
Kaplan Dor暗示：“我们仍然不知道为什么睡眠不足会导致活性氧在肠道内储蓄积累，以及为什么这是致命的。睡眠不足可能会直接影响肠道，但也可能发源于大脑。同样，灭亡也可能是因为肠道毁伤，或者因为高程度的活性氧带来的系统性影响，或者是这两者的某种组合。”
众所周知，睡眠不足会干扰身体的饥饿旌旗灯号通路，是以研究小组还测量了果蝇的食物摄入量，以阐发进食和灭亡之间是否存在潜在的联系。他们发现，与没有被褫夺睡眠的对照组比拟，一些被褫夺睡眠的果蝇在一天中吃得更多。然而，限制食物供给对果蝇的保存率没有影响，这表白在食物摄入以外还有其他身分影响灭亡率。
研究人员今朝正在研究活性氧在肠道储蓄积累并导致心理杂乱的上游生物路子。他们还但愿这项工作会有助于将来治疗方式的开辟，以抵消睡眠不足的负面影响。美国疾病节制与预防中间（U.S. CDC）的数据显示，每三个美国当作年人中就有一小我的睡眠时候少于官方建议的7个小时，对宿世界各地的很多人来说，睡眠不足是他们糊口的一部门。
-GIPHY-
“我们中的良多人都持久缺乏睡眠。即使我们知道每晚熬夜是欠好的，我们仍然这样做，” Rogulja说。“我们相信，我们已经发现了一个焦点问题，当它被解决后，至少可以帮忙果蝇在不睡觉的环境下存活。只有领会睡眠不足损害身体的生物过程，才能找到阻止危险发生的方式。”
本文转载自公家号“科研圈”
来历 哈佛医学院、Quanta magazine
编译魏潇 吴娜
编纂 魏潇
论文信息：
Sleep Loss Can Cause Death through Accumulation of Reactive Oxygen Species in the Gut. Cell，2020.Vaccaro, Kaplan Dor, et al. doi: 10.1016/j.cell.2020.04.049
编译来历：
https://www.quantamagazine.org/why-sleep-deprivation-kills-20200604/
https://eurekalert.org/emb_releases/2020-06/hms-sda060120.php
排版：Benedict|封面：COCO
