睡眠紊乱?来点乙酸!

学术   2024-10-11 18:30   广东  

作者:张晨文/米线



又是一个月黑风高的晚上,小编拿起早已准备好的满电手机上了床,打算就此开启凌晨快乐时光。

没想到小编刚打开手机,大数据精准推送的“熬夜对人体的危害”就映入眼帘,拿着手机的手微微颤抖。

小编痛定思痛,今天就和大家一起聊聊睡眠紊乱(sleep disorder)和最新发现的补救策略。


什么是睡眠紊乱


睡眠紊乱(睡眠障碍),是个人睡眠模式相关的医学疾病,严重者可以影响身心健康。

根据国际睡眠障碍分类,睡眠紊乱可以分为失眠障碍、嗜睡症、昼夜节律睡眠-觉醒障碍、中枢性过度嗜睡症、异常睡眠行为障碍、睡眠相关运动障碍和其他睡眠障碍,包括由医疗或心理状况引起的疾病。

当一个人在没有明显原因的情况下难以入睡或保持睡眠状态时,被称为失眠,这是最常见的睡眠障碍。



睡眠紊乱对人体的影响

睡眠紊乱对人体健康有多种不利影响。

1

神经系统疾病

睡眠紊乱被证实与多种神经退行性疾病有关。2017年的研究发现,在阿尔兹海默症(AD)中,压力和超过一天的的睡眠剥夺,可能会抑制神经发生,从而损害海马体功能,因此导致记忆力下降和 AD 的进展,而AD的进展反过来又会加剧睡眠障碍。此外,睡眠障碍还与偏头痛、脑卒中、癫痫等多种神经系统疾病密切相关。

2

心血管系统疾病

睡眠障碍与心绞痛、心肌梗死、心力衰竭等多种心血管疾病有关。既往观点认为睡眠障碍主要通过影响人体代谢来对心血管系统产生负面影响。

近期,有研究认为睡眠障碍的患者还会导致抑郁的发生,从而促进动脉粥样硬化斑块的发展。

3

内分泌系统疾病

睡眠障碍与糖尿病之间也有公认的关联。睡眠对葡萄糖代谢有调节作用,影响了糖尿病和肥胖的发生。健康年轻人实验诱导的复发性部分睡眠限制与葡萄糖代谢的显著变化有关,包括葡萄糖耐量和胰岛素敏感性降低。

因此,慢性睡眠不足,无论是行为相关还是睡眠障碍相关,都可能是体重增加、胰岛素抵抗和2型糖尿病的危险因素。 同样,睡眠障碍本身也可能由糖尿病通过与呼吸的中枢控制相关的机制引起。

4

其他系统疾病

由于睡眠与人体生理节律密切相关,因此睡眠障碍与人体许多系统都存在着广泛的关联。

有研究认为胃食管返流病与睡眠障碍存在双向促进的作用。骨关节炎疼痛与睡眠障碍也有关,可能是由于痛觉过敏和内源性疼痛调节受损导致的。 


乙酸改善睡眠紊乱中代谢和认知异常的新机制

小编虽不是资深熬夜党,但确实睡眠不太规律,然而以上危害并不能劝退小编,只能让小编下次睡眠不规律的时候变得心惊胆战而已。难道真的没有什么补救之法了吗?

2024年9月3日四川大学华西医院李涛课题组在Cell Metabolism发表题为“Acetate enables metabolic fitness and cognitive performance during sleep disruption”研究论文,终于让睡眠不规律的小编从两眼一黑变为眼前一亮。

该研究聚焦人群普遍存在的睡眠问题—碎片化睡眠(Sleep fragmentation, SF)对葡萄糖代谢稳态和认知功能的影响,揭示了乙酸在SF中维持糖代谢稳态和认知功能的重要作用。

并且发现乙酸可以通过激活丙酮酸羧化酶,促进下丘脑星形胶质细胞糖酵解和TCA循环,调控葡萄糖代谢,从而维持SF中代谢稳态和认知功能。

首先,研究团队构建了碎片化睡眠(SF)的模型小鼠,发现与对照组相比,SF小鼠每日食物摄入量增加而不影响体重,这可能是由于 SF 下的能量消耗增加。

此外,SF 小鼠表现出明显的血糖异常,包括血糖水平升高和葡萄糖耐量异常以及胰岛素抵抗。与葡萄糖代谢中断一致,SF 小鼠表现出认知能力受损。
同时通过PET-CT发现,尽管SF小鼠下丘脑、海马体和皮层中糖酵解酶的表达没有明显变化,但以上区域摄取葡萄糖的趋势存在下降。
图1.SF小鼠表现出葡萄糖代谢降低和认知障碍

其次,研究团队通过对两种小鼠血浆样本进行代谢组学分析,揭示了显着的代谢变化,其中SF小鼠血浆中短链脂肪酸 (SCFA) 的水平,包括乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐,显着增加。

通过对盲肠样本收集以及肠道微生物分析,发现SF小鼠表现出肠道微生物群组成的改变以及SF小鼠盲肠和粪便中的乙酸盐水平显着降低。

表明产生乙酸盐的菌群丰度增加与肠道屏障破坏之间存在潜在关联,因此导致了SF小鼠循环水平乙酸盐水平的升高。

为了研究乙酸盐在 SF 中的功能作用,将乙酸盐口服给 SF 小鼠,下丘脑中乙酸水平增高,SF小鼠的葡萄糖耐量、胰岛素敏感性以及学习记忆等认知功能得到改善。提示SF状态下乙酸可适应性增加以改善睡眠紊乱导致的糖代谢异常和认知功能损伤。

图2.乙酸盐输注可改善 SF 小鼠模型的血糖控制、胰岛素敏感性和认知能力

ACSS1作为乙酸盐重要的代谢酶,可以将乙酸盐在线粒体中转化为乙酰辅酶 A,其在中枢神经系统中的表达仅在神经胶质细胞中观察到,星形胶质细胞中水平最高。
将小鼠Acss1 基因的外显子特异性删除后发现 SF 小鼠的代谢缺陷,包括葡萄糖耐量改善、胰岛素敏感性降低有所逆转,下丘脑、海马体和皮层的胰岛素信号传导和认知能力也有所改善。

从WT小鼠中分离出原代星型胶质细胞,乙酸盐增强星形胶质细胞的葡萄糖摄取并且可以被 GLUT1 的特异性抑制剂 WZB117 阻断。

同时,研究人员发现在原代星形胶质细胞中,在许多关键代谢酶在乙酸盐处理后增加,其中丙酮酸羧化酶(PC)在响应乙酸盐暴露时表现出最高的活性。

并且该研究团队继续寻找到负责激活PC 蛋白的特定区域,其存在对于乙酸盐诱导的对星形胶质细胞中糖酵解和 TCA 循环的影响是必需的。

图3.乙酸盐增加糖酵解以补充 SF 小鼠的 TCA 循环

最后,通过全基因组关联分析(GWAS),发现乙酸与人群葡萄糖代谢相关表型(包括空腹血糖、空腹血胰岛素、HOMA-IR 和 T2D)存在负遗传相关性。

进一步发现基因型-组织表达(GTEx)注释的5个与下丘脑Acss1表达相关eQTLs-SNPs与葡萄糖代谢和睡眠认知等表型具有显著相关性。

这些遗传数据表明Acss1 变体不仅与睡眠有关,还与葡萄糖稳态有关,这意味着在睡眠障碍和人类体内葡萄糖代谢受损的情况下,调节 Acss1 支持的乙酸盐代谢可以带来相当大的健身益处。

总结来说,乙酸可以改善由于慢性睡眠碎片化导致的代谢失衡及认知障碍,并且乙酸可以通过外源性方式补充。无论如何,这对睡眠不规律的小编是个福音啊!(当然不是支持大家生活作息不规律的意思啦!)

最后,目前对于睡眠不规律的治疗主要可以分为行为心理治疗、康复管理、药物处理等几种手段,并且更加推荐针对个体的个性化特定疗法,所以如果小伙伴们如果存在严重的睡眠紊乱,一定要及时就医,寻求最适合自己的专业帮助!

参考文献

Malkani, R., & Attarian, H. (2015). Sleep in Neurodegenerative Disorders. Current Sleep Medicine Reports, 1(2), 81-90.

Kent BA, Mistlberger RE (April 2017). "Sleep and hippocampal neurogenesis: Implications for Alzheimer's disease". Frontiers in Neuroendocrinology. 45: 35–52. 

Spiegel K, Knutson K, Leproult R, et al. Sleep loss: a novel risk factor for insulin resistance and type 2 diabetes. J Appl Physiol. 2005;99(5):2008–2019.

Orr WC. Review article: sleep-related gastro-oesophageal reflux as a distinct clinical entity. Aliment Pharmacol Ther. 2010;31(1):47–56.

Smith MT, Quartana PJ, Okonkwo RM, Nasir A. Mechanisms by which sleep disturbance contributes to osteoarthritis pain: a conceptual model. Curr Pain Headache Rep. 2009;13(6):447–454.

小黑屋作者简介

张晨文/米线


中山大学附属第一医院心血管内科研究生在读,主要围绕代谢性心血管疾病相关方面展开研究。



图片:网络(侵删)

编辑:小黑屋编委会

初审:小黑屋编委会

审核:Dr.庄

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