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环球科学|“熬夜不伤身”的方法找到了？( 二 )


她怀疑 ， 睡眠不足产生的致命后果始于大脑之外 ， “可能来自任何地方” 。
环球科学|“熬夜不伤身”的方法找到了？
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哈佛大学布拉瓦特尼克研究所（BlavatnikInstitute）的神经生物学助理教授DraganaRogulja 。 图片来源：AnnaOlivella|Quantamagazine
在她的带领下 ， 哈佛医学院的神经生物学研究员AlexandraVaccaro和YosefKaplanDor和同事们用与人类具备不少相同睡眠调节基因的果蝇进行了一系列实验 ， 以寻找睡眠不足导致机体受损的迹象 。
他们使用红外光来监测果蝇的觉醒和睡眠情况 。 但是 ， 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：和实验犬或大鼠不同 ， 物理震动并不能妨碍果蝇入睡 ， 因此研究小组采用了更复杂的干预措施 。 他们对果蝇进行基因改造 ， 使其在具有睡眠抑制功能的神经元中表达一种对热敏感的蛋白质 ， 当把果蝇安置在29℃的环境中时 ， 这种蛋白质会被激活 ， 从而诱导其所在的神经元抑制睡眠 。
经过10天温度诱导的睡眠剥夺后 ， 果蝇的死亡率急剧上升 ， 在第20天左右就“全灭”了 。 而在同样的环境条件下 ， 正常睡眠的对照组果蝇可以存活大约40天 。
由于睡眠剥夺的第10天是死亡率明显上升的一个重要节点 ， 因此研究人员开始比对第10天和之前的日子里果蝇细胞受损的标记物 。 他们发现 ， 大多数组织——包括大脑——在缺乏睡眠的果蝇和对照组之间都没有表现出差异 ， 只有一处是明显例外 。 那就是肠道 。
在睡眠被剥夺的果蝇肠道内 ， 活性氧大量积聚 ， 这是一种具有高度活性的含氧分子 ， 大量存在时会破坏细胞内的DNA和其他成分 ， 导致细胞死亡 。 活性氧的积累在剥夺果蝇睡眠的第10天达到高峰 ， 而当睡眠剥夺停止时 ， 活性氧水平也下降了 。
进一步的实验证实 ， 只有那些经历了长期睡眠不足的动物肠道内才会积聚活性氧 ， 而且这种明显致命的活性氧确实来自于肠道 。
环球科学|“熬夜不伤身”的方法找到了？
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不论是果蝇还是小鼠 ， 睡眠不足都会导致肠道内活性氧的积聚 。 图片来源：Quantamagazine
“我们发现 ， 睡眠不足的果蝇每次都以同样的速度死亡 。 当我们观察细胞损伤和死亡的标记物时 ， 唯一引人注目的就是肠道组织 。 ”Vaccaro说：“我记得当我们做第一个实验的时候 ， 你可以立刻在显微镜下看出有显著的不同 。 这在实验室研究中几乎从未发生过 。 ”
研究小组还通过使用温和、持续的机械刺激 ， 使小鼠保持长达5天的清醒状态 ， 来检测其他物种是否也会出现活性氧积累 。 与对照组相比 ， 睡眠不足的小鼠的小肠和大肠中活性氧水平升高 ， 但其他器官中则不然 ， 这与在果蝇中观察到的结果一致 。
死亡拯救行动
为了找出肠道内活性氧与睡眠剥夺导致的死亡是否存在因果关系 ， 研究人员想知道 ， 阻止活性氧积累是否能延长果蝇生存期 。
他们测试了几十种可以中和活性氧、具有抗氧化特性的化合物 ， 并挑选出了其中的11种作为果蝇的食物补充剂 ， 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） ， 在清除肠道活性氧方面特别有效 。 需要补充的是 ， 给睡眠充足的对照组果蝇补充这些物质并不能延长它们的寿命 。
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除了调节睡眠 ， 褪黑素的抗氧化作用也开始吸引人们的目光 。 图片来源：chronobiology.com
更进一步的实验再次证明了去除肠道中的活性氧在预防睡眠不足致死方面的作用 。 研究者们对果蝇进行基因改造 ， 使其肠道内产生过量的抗氧化酶 ， 能够分解活性氧 。 这让果蝇在睡眠剥夺的情况下寿命几乎接近正常 ， 而那些在神经系统中产生大量抗氧化酶的果蝇依然难逃“不睡觉-死亡”的悲惨命运 。


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