听说隔壁熬夜修仙又死一个？中美科学家两篇Cell论文揭示睡眠不足致死机制
发布时间: 2023-11-30 访问次数: 60
睡眠对生存至关重要的观点得到了普遍存在的行为支持，最早的动物明显存在类似睡眠状态的观点，以及严重的睡眠不足可能是致命的事实。这种致死率的原因尚不清楚。
2020年6月4日，美国哈佛医学院Dragana Rogulja团队在Cell 在线发表题为“Sleep Loss Can Cause Death through Accumulation of Reactive Oxygen Species in the Gut”的研究论文，该研究表明睡眠剥夺会导致活性氧(ROS)的积累和随之而来的氧化应激，特别是在肠道中。
活性氧不仅与睡眠剥夺有关，而且是死亡的驱动因素：它们的中和可以防止氧化应激，并使果蝇在很少甚至没有睡眠的情况下拥有正常的寿命。可以通过口服抗氧化化合物或肠道靶向抗氧化酶的转基因表达来实现挽救。因此，严重睡眠不足导致的死亡可能是由氧化应激引起的，肠道在这一过程中起着核心作用。
值得注意的是，2023年11月27日，北京生命科学研究所张二荃团队同样在在Cell 在线发表题为“Prolonged sleep deprivation induces a cytokine-storm-like syndrome in mammals”的研究论文，该研究表明在哺乳动物中，长时间的睡眠剥夺会引起细胞动力学风暴样综合征。
该研究报告了一个“curling prevention by water”（CPW）的范例，研究让小鼠在96%的时间内保持清醒。4天后，小鼠出现严重炎症，约80%死亡。睡眠剥夺增加了大脑中前列腺素D2 (PGD2)的水平，PGD2通过血脑屏障的外流升高—由ATP结合盒亚家族C4转运体介导—诱导循环中性粒细胞的积累和细胞因子风暴样综合征。PGD2/DP1轴的实验性破坏显著减少了睡眠剥夺引起的炎症。因此，该研究揭示了中枢神经系统中PGD2与睡眠相关的变化会对周围免疫系统产生深远的病理影响。
睡眠对大多数动物来说是必不可少的。人类一生中有近三分之一的时间在睡眠中度过，但睡眠的确切功能和机制仍然存在争议。睡眠在许多生物过程中起着至关重要的作用，包括免疫调节、认知表现和代谢在许多模型动物(如苍蝇、蟑螂、小鼠、大鼠和狗)中，长期睡眠剥夺(SD)可导致过早死亡。研究表明，睡眠不足导致的死亡是由肠道中活性氧(ROS)的积累引起的。许多健康问题都是由于睡眠不足造成的，包括但不限于对感染的易感性增加、慢性炎症性疾病和炎症。睡眠不足还与中枢神经系统(CNS)代谢物和蛋白质的清除不当、CNS细胞因子(如白细胞介素[IL]-1和肿瘤坏死因子)的产生以及氧化应激有关。然而，睡眠调节免疫力的详细机制以及睡眠不足如何导致不利的健康影响尚未阐明。
睡眠持续时间的实验操作为剖析睡眠如何调节人类和动物模型中的先天免疫提供了可靠的测量方法。睡眠持续时间的控制包括总睡眠障碍、慢性睡眠限制和睡眠中断。在实验室实验中，总SD是最常用的睡眠操作，并且已经在小鼠身上开发了许多SD范式。这些包括轻柔的处理，移动跑步机、旋转轮以及水上的多个平台。然而，这些传统的SD模式并不能有效地长时间抑制所有的睡眠，因为动物有一种自我平衡机制，可以在最初的睡眠缺失后驱动强劲的恢复。
该研究报道了一种改良的小鼠SD范式，称之为CPW，它类似于先前报道的大鼠磁盘在水上(DOW)范式。CPW模式在较长时间(>4天)内显著减少小鼠的快速眼动睡眠(REMS)和非快速眼动睡眠(NREMS)。由于长时间的SD，小鼠表现出严重的全身性炎症和过早死亡。SD期间的全身性炎症表现为细胞因子风暴样症状，伴有多器官功能障碍综合征(MODS)，多种促炎细胞因子上调，循环中性粒细胞积累。这些免疫后果是由前列腺素(PG) D2 (PGD2)通过ATP结合盒(ABC)亚家族C4转运蛋白(ABCC4)穿过脑血屏障(BBB)的外排增强引起的。从药理学或遗传学角度阻断PGD2/ PGD2受体1 (DP1)轴，可显著减少SD诱导的炎症。
这些发现为破译SD驱动其他不利健康影响的机制以及睡眠如何与其他生物过程相互作用奠定了基础。
参考文献：
1、https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01176-5
2、https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30555-9
——来源于《生命科学前沿》
常州大学医疗保健中心