春眠不觉晓,睡多久最好?睡眠可有效修复DNA损伤,躺躺就能长寿并非美梦

  • 2022-04-18 14:00:04 腾讯健康
  • 陈更
  • 健康

编者按

本文由【时光派研究院】编译自Longevity Technology对Lior Appelbaum教授的报道。

世人皆知睡觉重要,但是否有人想过我们到底为什么要睡觉?以色列巴伊兰大学的Lior Appelbaum教授在睡眠研究方面颇有建树,参与发表相关论文近百篇。本文中,Appelbaum教授将回答睡眠如何影响单个神经元中的DNA修复,睡眠不足和神经退行性疾病有何关联,并指出从动物模型中得出的最佳睡眠时长。读完本文,或许会对开头的提问有新的认识。

原文链接:

https://www.longevity.technology/

does-dna-repair-explain-the-link-between-sleep-and-longevity/

睡觉,人之生存根本,万物共享之习性。飞禽走兽鱼虫,只要体内有神经系统就都少不了睡眠的调剂。如果仔细探究,睡觉实质上有悖常理,不利于生存和进化。因为动物一旦睡着,就更有可能羊入虎口,成为捕猎者的盘中餐。既然如此,我们究竟为何要睡觉?

以全新视角理解睡眠

大多数人都认同,睡觉是为了造福大脑或神经系统,睡眠期间的“脑状态”表现为神经元网络之间的相互作用。睡觉对于学习和记忆的重要性也是老生常谈,睡眠不足会导致表现不佳、成绩变差。

然而Appelbaum教授和他的团队则认为最直接受益于睡眠的是单个神经元,这样才能解释为何水母、蠕虫之类神经网络非常简单的生物也睡觉。单个神经元之间彼此连接成为网络,整个神经元网络也就因此获得裨益。

“水母又不需要巩固记忆、参加考试,那它们为什么要睡觉?这就是我们研究的起点”, Appelbaum教授说。

带着这个问题,Appelbaum团队开始寻找合适的动物模型。对活体哺乳动物的单个神经元进行研究颇具挑战,因为大脑之外有颅骨保护,要想接触到脑体就已经很复杂。最终,研究人员选定了斑马鱼作为研究对象。这种脊椎动物胚胎透明、体外发育,易于观察;其大脑相对简单,而结构与功能又与人脑一致,因此是研究单个神经元实时变化的不二之选。

图注:实验环境下的斑马鱼

图源:牛津大学Sarah De Val博士

睡眠促进神经元内DNA修复

借助多种工具,科学家成功做到了无创观察活体动物中的单个细胞。应用这种技术,研究人员在观察斑马鱼单个神经元的活动时得到了突破性的进展。实验结果如下:

发现1:

神经元中的DNA损伤在斑马鱼清醒时增多,睡眠时减少

生物体的各种细胞中每时每刻都在发生DNA损伤,对应的修复机制也不少。神经元内DNA损伤的特殊之处在于,生物体清醒的时候,修复速度<损伤速度,因此损伤会不断增加,只有在睡着的时候,修复过程才能占上风。

睡眠剥夺会加剧神经元中的DNA损伤,唯一的解决办法就是回归正常规律的睡眠模式。值得注意的是,只有在神经元中睡眠与修复才密不可分。那么神经元又有何特别之处?

神经元是一种非分裂细胞,传统神经学观点认为,成年人大脑中的神经元难以再生,所以需要且用且珍惜。但近年来,多项实验提出了神经元可再生的依据。Appelbaum教授认为,这或许可以解释我们为何进化出了睡觉的习惯,“睡觉制造了一段大脑关机的时间,让神经元能有机会进行检修和维护,并且这些工作似乎还被强制限定在关机期间完成。”

发现2:

PARP1基因是一种“睡眠开关”

PARP1能够感知并标记神经元中DNA的损伤,当DNA损伤增多时,PARP1也会变多,并提示大脑到点该睡觉了。在实验中,当研究人员控制PARP1过表达时,斑马鱼就会进入睡眠状态;而当他们调低PARP1表达时,斑马鱼就会因为缺乏提示而保持清醒。

睡眠与神经退行性疾病

通过斑马鱼得出的实验数据对人类寿命又有什么启发?

不少研究指出,长期的睡眠剥夺和睡眠障碍*会加剧DNA损伤,增加罹患神经退行性疾病的风险( 译者注:睡眠剥夺指的是人为地减少每天应有的睡眠时间。睡眠剥夺分为急性和慢性两种,急性完全性睡眠剥夺是指在24小时到48小时内完全不睡觉;慢性不完全性睡眠剥夺,则是应有的睡眠时间减少)。近年的研究也发现阿尔兹海默症、帕金森综合征和肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ASL)等都与睡眠障碍相关。

“如果你睡的不好,神经元内的DNA损伤就会增加”,Appelbaum教授解释道,“如果长期睡眠状况都很糟糕,损伤持续加剧很可能会导致细胞死亡,最终带来各类神经退行性疾病。”

“我们的实验证明了慢性睡眠剥夺和与DNA损伤存在相关性,而DNA损伤是衰老标志之一,换句话来说,不好好睡觉与加速衰老息息相关。” 不过Appelbaum教授也承认,“此实验毕竟是以斑马鱼为对象,对于人体,暂时还很难去调控DNA损伤以观察其对睡眠的影响。”

睡多久才足以修复DNA呢?

多年来,关于最佳睡眠时长众说纷纭。虽然Appelbaum教授不能对人类的最佳睡眠时长给出答案,他对于斑马鱼应该睡多久很有把握。

斑马鱼对光线非常敏感,因此通过调节亮度就能控制它们清醒或睡着。在实验中,Appelbaum团队发现,如果让斑马鱼只睡2到4小时,DNA损伤的水平就会很高。但睡满6小时后,DNA损伤就会恢复到正常水平。因此对于斑马鱼而言,6小时是能满足DNA修复的最佳睡眠时长。并且,睡眠时长并非多多益善,实验中,8至10个小时的睡眠并没有让DNA的修复效果进一步提升。

睡眠研究的未来方向

仍有许多问题留待Appelbaum教授和他的团队继续探索。例如,大脑如何得知某一特定神经元中的DNA需要修复?并非每一个神经元细胞都与睡眠直接挂钩,因此Appelbaum教授猜测,细胞损伤存在一定阈值,当足够多的神经元累积损伤达到这一阈值时,大脑就会收到信号进入睡眠,为修复工作创造条件。

另一个问题有关我们睡着时仍然活跃的神经元,例如那些控制做梦的神经元,它们又在何时休息?“也许我们清醒时,这类神经元就在休息”,Appelbaum教授说,“下一步我们会在其他脊椎动物中复制斑马鱼实验,并将刚才提到的问题纳入到接下来的研究中。我们也会尝试与医院合作进行人体实验,探究实验结果是否也能应用到人类身上。”

虽然Appelbaum教授的研究暂时只针对小小斑马鱼,但我们已然知晓,在睡觉这件事上,万物玄同且获益匪浅。一夜安眠换得DNA自动修复,躺着就可以迈向长寿,何乐而不为?

―― TIMEPIE ――

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